[发明专利]一种增强型超级电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型超级电容器及其制备方法，具体公开了一种电解液及基于此电解液的含有蒽醌类氧化还原活性物质的超级电容器及其制备方法，所述电解液包含支持电解质、蒽醌类氧化还原活性物质及溶剂。这种新型超级电容器具有比一般碳基超级电容器高的比电容，比用相同电极材料制作的未含有蒽醌类氧化还原活性物质的超级电容器具有明显的电容性能优势。本发明采用简单的方法，在提高碳基超级电容器的循环稳定性的同时，有效提升了碳基超级电容器的电容性能，使所制备的超级电容器具有高比容量、高能量密度、高功率密度的特性，具有较大应用潜力。

技术领域

本发明属于储电器件技术领域，具体涉及一种增强型超级电容器及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一类新型的电化学储能装置，具有充放电速率快、功率密度高、循环寿命长和安全环保等优点，可在电动工具、混合动力汽车、大型脉冲设备及启动装置等对功率密度有较高要求的用电设施中用作可靠、高效的储能装置。但是与其它二次电池相比，超级电容器的能量密度较低，而提高超级电容器的比电容是解决其能量密度的主要途径之一，并且制备不同类型、不同形貌和表面特性的电极材料是提高超级电容器比容的主要方法。同时，采取赝电容活性的氧化还原电解质体系则可通过简单的工艺利用电解质的赝电容贡献大幅提高器件比容，也是解决器件能量密度问题的重要途径。发明专利(一种基于氧化还原活性电解质的氮掺杂石墨烯超级电容器制作方法，CN 105632783 A)采用二元酚类化合物作为电解质中赝电容活性成分，能将超级电容器的电极比电容提高至480F/g,是相对未添加活性成分超级电容器的电极比电容的3倍，但该装置并未提供电容器循环性能测试数据，根据相关文献报道，添加二元酚的循环性能较差，循环4000次只有初始电容的65％。

因此，有必要开发一类新型超级电容器，具有上述专利中超级电容器相同或更好的比电容、能量密度和功率密度的前提下，具备显著提高的循环稳定性，这对于拓宽超级电容器的应用性能有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种增强型超级电容器及其制备方法,具体的是提供一种电解液及基于此电解液的含有蒽醌类氧化还原活性物质的超级电容器及其制备方法，这种新型的含有蒽醌类氧化还原活性物质的超级电容器正负极的工作电位在0-1V，充放电时满足水在酸性电解质中稳定电化学窗口0-1.2V的限制，不易发生析氢和析氧副反应而破坏电极上吸附的赝电容材料，因而具有良好的循环充放电稳定性。另外，本发明中利用碳基电极的双电层电容以及酸性电解质中添加的蒽醌类氧化还原活性物质在电极表面氧化还原产生额外的法拉第赝电容两者协同作用，贡献出高电化学容量，从而制作出具有比一般碳基超级电容器更高比电容的超级电容器。再有，本发明采用上述简单的方法，在提高碳基超级电容器的循环稳定性的同时，有效提升了碳基超级电容器的电容性能，使所制备的超级电容器具有高比容量、高能量密度、高功率密度的特性，具有较大应用潜力。

本发明技术方案如下：

本发明提供一种电解液，所述电解液包含支持电解质、蒽醌类氧化还原活性物质及溶剂。

根据本发明，所述电解液为酸性电解液。

根据本发明，所述支持电解质为硫酸、磷酸或盐酸，浓度为0.1mol L^-1到4mol L^-1；优选地，所述浓度为0.5mol L^-1到2mol L^-1。

根据本发明，所述蒽醌类氧化还原活性物质中含有-SO₃M或-SO₃H，所述M为碱金属，例如为Li、Na或K。

根据本发明，所述蒽醌类氧化还原活性物质为具有下式所示结构的化合物中的一种或多种：

其中，R₁为-SO₃M或-SO₃H；