[发明专利]两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法

权利要求书

1.一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将碳材料经过有机溶剂超声处理，除去有机杂质；再经过酸化处理，除去无机杂质并提高碳材料比表面积，采用恒电位或恒电流电化学沉积，在经过处理的碳材料上生长氢氧化钴薄膜，得到氢氧化钴电极，将其作为超级电容器正极及负极使用；

步骤2：将离子交换膜经过双氧水和无机酸处理，除去表面有机物、无机杂质，用去离子水清洗多次后放入所使用的碱性溶液中浸泡待用；

步骤3：根据所制作电极的面积和体积相应地可制作不同形状和体积的超级电容器，将超级电容器壳体和附件进行清洗，其清洗过程同步骤1所述清洗碳材料的步骤；

步骤4：配置超级电容器用电解液，基础电解液为碱性水溶液；

步骤5：将清洗好的超级电容器壳体及附件与离子交换膜组成超级电容器，所述离子交换膜位于正、负极室之间，将电容器的正极室和负极室隔开，采用端板、隔板、离子交换膜、胶垫和螺栓对电容器进行组装与密封；

步骤6：将基础电解液沿着预留孔道分别注入正极室、负极室；且在正极室中添加氧化性物质铁氰化钾，铁氰化钾溶液浓度为0.01～0.52mol/L；负极室中添加还原性物质对苯二胺，负极室的对苯二胺溶液浓度为0.01～0.26mol/L。

步骤7：将组装的超级电容器单体进行串联或并联构成超级电容器复合电路，从而达到所要求的工作电流和电压。

2.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤1中，碳材料基底包括碳纤维布、碳纤维毡、碳纤维纸，对上述碳材料表面进行清洗，得到清洁的碳材料基底；具体步骤为：在有机溶剂中浸泡5～60分钟，然后超声5～60分钟，所述有机溶剂包括丙酮或乙醇等常用有机溶剂；在无机酸中浸泡5～60分钟，然后超声5～60分钟，所述无机酸主要为盐酸或硫酸等常用试剂；最后，用去离子水清洗多次，然后超声5～60分钟，除去无机酸。

3.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤1中，采用恒电位或恒电流技术，得到碳材料/氢氧化钴电极，作为超级电容器正极及负极使用；在电化学沉积过程中，沉积时间为1min～2h，电解液硝酸钴的水溶液浓度为0.1～2mol/L，沉积温度为25～60℃，沉积电位选择-0.6V～-1.3V，电极表面沉积电流大小为0.01～2A/cm²，电极表面活性物质氢氧化钴质量为0.5～15mg/cm²。

4.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤2中，对离子交换膜进行处理，具体步骤为，双氧水体积分数为2～10％，处理温度为60～80℃，处理时间为0.5～3个小时，除去有机物杂质；无机酸包括稀盐酸或稀硫酸，处理温度为60～80℃，处理时间为1～4个小时，除去无机物杂质。

5.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤3中，可根据所制作电极的形状及面积采用不同形状和尺寸的超级电容器；所制作电极的形状可为圆形及各种多边形，例如正方形或长方形，其电极面积可为1cm²～1m²。

6.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其制备方法特征在于：在步骤4中，基础电解液为碱性水溶液，可含氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂或它们按一定比例混合的碱性溶质，浓度为0.5～6mol/L。

7.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其制备方法特征在于：步骤2所述的离子交换膜使用阳离子交换膜，不允许铁氰化钾阴离子和对苯二胺的氧化还原物进入对电极室。

8.如权利要求1所述的一种两极室含铁氰化钾和对苯二胺的氢氧化钴对称式超级电容器的制备方法，其特征在于：在步骤5中，单体电解液体积根据外壳尺寸和电极尺寸的改变而改变，单体超级电容器电解液体积为5～2000mL。