[发明专利]石墨烯基钠离子超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯基钠离子超级电容器，包括正极集流体和负极集流体，其特征在于所述正极集流体内侧涂覆石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃复合正极材料层，正极材料层包含80％～90％的石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃，6％～10％的导电剂，4％～10％的粘结剂；所述负极集流体内侧依次涂覆导电层和负极材料层，负极材料层包含86％～95％的活性炭材料，3％～8％的导电剂，2％～6％的粘结剂；所述正、负极材料层之间填充有电解液并通过隔膜分隔。

2.如权利要求1所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃复合正极材料层中的导电剂为导电炭黑和粘结剂为海藻酸钠。

3.如权利要求2所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述的石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃由以下步骤制得：

将偏钒酸铵与柠檬酸按照1:1.5～1：3的摩尔比在80℃水浴溶解，然后加入碳酸钠与磷酸二氢铵，搅拌至溶解，加入石墨烯溶液搅拌均匀后转移至高压反应釜中180℃搅拌反应8h，离心洗涤产物，100℃真空干燥6h后制得前驱体，然后将此前驱体置于管式炉中，以2℃/min升温至300℃恒温3h，然后以5℃/min升温至750℃恒温5h，反应结束后迅速冷却至室温即得石墨烯基Na₃V₂(PO₄)₃。

4.如权利要求1所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于负极材料层中具有大比表面积多孔结构的活性炭，通过预掺杂钠离子后的初始荷电状态为20％～50％。

5.如权利要求1所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述的导电层是由导电剂、增稠剂以及粘结剂按照导电剂：增稠剂：粘结剂＝100:3:3的质量比加入去离子水调整所得，面密度为2～10g/m²。

6.如权利要求5所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述的导电剂为Super-P、炭黑、碳纳米纤维、碳纳米管、乙炔黑中的一种。

7.如权利要求5所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述的粘结剂包括聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、海藻酸钠、羧甲基纤维素纳和丁苯橡胶中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述电解液中的溶质为高氯酸钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、二(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、四甘醇二甲基醚中的至少一种。

9.如权利要求8所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述电解液中的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种。

10.如权利要求8所述的石墨烯基钠离子超级电容器，其特征在于所述电解液还包括添加剂，添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟化亚乙烯碳酸酯其中的一种。