[发明专利]基于3DSG/Ni(OH)2/3DMG非对称超级电容器及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器及制备方法。本发明的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器包括正极，负极，电解质溶液和隔膜，正极采用3DSG/Ni(OH)₂复合材料，负极采用3DMG/Ni(OH)₂复合材料，电解质溶液采用氢氧化钾。本发明的制备方法包括正极3DSG/Ni(OH)₂复合材料的制备，负极3DMG/Ni(OH)₂复合材料的制备，电解质溶液氢氧化钾的配制和电容器的组装。本发明具有高循环效率，高Ni(OH)₂利用率，高导电性，高电容量。可用于储能元件的制备。

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及电容器制备技术领域中的一种基于三维单孔石墨烯/氢氧化镍/三维多孔石墨烯3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器及制备方法。本发明可用于储能元件的制备。

背景技术

超级电容具有循环寿命长，充放电时间短，温度特性好，免维护和绿色环保等特点。超级电容包括双电层型超级电容、赝电容型超级电容和非对称型超级电容，非对称性超级电容具有较高的电容量，几乎是具有相同碳电极的对称型双电层电容器容量的两倍。氢氧化镍具有高的理论电容量及低的造价，被广泛的应用于超级电容及电池等储能器件中。

三峡大学申请的专利“一种非对称超级电容器及其制备方法”(申请号201510057777.6，公布号CN 104795243A)中公开了一种非对称超级电容器及其制备方法。该电容器包括正极极片、负极极片、电解液、隔膜以及封装膜；正极极片为氢氧化镍，基底为泡沫镍或钛片，其特征是负极活性材料为镍铁层状双金属氢氧化物，基底为泡沫镍或钛片，电解液采用氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸钠或硫酸钾溶液。该非对称超级电容器的制备方法，包括正极极片、负极极片的制备，电解液的配置以及电容器的组装。该非对称超级电容器虽然电压窗口较宽，比电容较高，制备方法简单易操作，成本低。但是，该方法仍然存在的不足之处是：其一，该电容器采用氢氧化镍作为正极极片，氢氧化镍单一作为电极时无法高效地进行电荷的传输反应，使在衬底接触电极时其电容大大降低；其二，该电容器采用单一的氢氧化镍作为正极极片，电循环效率不高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提出一种以三维石墨烯、氢氧化镍为主要原料制备基于三维单孔石墨烯/氢氧化镍/三维多孔石墨烯 3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器的方法。

为实现上述目的，本发明的具体思路是：首先，制备三维单孔石墨烯/氢氧化镍3DSG/Ni(OH)₂作为正极；然后，制备三维多孔石墨烯/氢氧化镍3DMG/Ni(OH)₂作为负极；最后将正极和负极组装起来，充入电解质溶液氢氧化钾，正负极之间用隔膜隔开，制备得到基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器。

本发明的基于3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器包括正极，负极，电解质溶液和隔膜，正极采用3DSG/Ni(OH)₂复合材料，负极采用3DMG/Ni(OH)₂复合材料。

本发明制备3DSG/Ni(OH)₂/3DMG非对称超级电容器方法的具体步骤如下：

(1)基底预处理：

(1a)利用压平机将2片厚度为1.6mm的泡沫镍压薄，得到2片厚度为0.25mm 的泡沫镍薄片；

(1b)用乙醇、去离子水、5M HCl溶液分别清洗2片泡沫镍薄片后，再用去离子水分别将2片泡沫镍薄片清洗干净，将2片泡沫镍薄片分别作为正极基底泡沫镍薄片和负极基底泡沫镍薄片；

(2)制备负极基底骨架：