[发明专利]一种不对称型超级电容器及其制备方法和用途在审

申请号：	201811096005.3	申请日：	2018-09-19
公开（公告）号：	CN109216046A	公开（公告）日：	2019-01-15
发明（设计）人：	张继承;吕志祥	申请（专利权）人：	无锡德碳科技股份有限公司
主分类号：	H01G11/30	分类号：	H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/40;H01G11/42;H01G11/46;H01G11/24;H01G11/84;H01G11/86;B82Y30/00;B82Y40/00
代理公司：	北京品源专利代理有限公司 11332	代理人：	巩克栋
地址：	214177 江苏省***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	制备超级电容器二氧化锰纳米球正极负极不对称型掺杂的碳包覆碳材料杂原子不对称电容器储能设备双重要求循环寿命电解液中负载隔膜组装应用
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【权利要求书】：

1.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器的正极包括碳包覆二氧化锰纳米球，负极包括杂原子掺杂的碳材料。

2.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述碳包覆二氧化锰纳米球的粒径为25～40nm；

优选地，所述碳包覆二氧化锰纳米球的碳层厚度为3～8nm；

优选地，所述杂原子掺杂的碳材料中的杂原子为N原子、O原子、P原子或S原子中的任意一种或至少两组的组合，优选为N原子；

优选地，所述杂原子的质量占杂原子掺杂的碳材料质量的3～20％；

优选地，所述杂原子掺杂的碳材料中的碳材料包括碳纳米纤维、碳纳米管、碳纳米线、碳微球、石墨烯或活性碳中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包括正极、负极、隔膜和电解液，所述隔膜位于正极和负极之间，所述正极、负极和隔膜被电解液浸润；

优选地，所述隔膜为含有微孔的聚乙烯膜；

优选地，所述电解液包括氯化钾溶液；

优选地，所述电解液中溶质的浓度为0.5～5mol/L，优选为1mol/L。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超级电容器的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)制备碳包覆二氧化锰纳米球；

(2)制备杂原子掺杂的碳材料；

(3)将步骤(1)所述碳包覆二氧化锰纳米球制备成正极，将步骤(2)所述杂原子掺杂的碳材料制备成负极，将正极、负极、隔膜和电解液组装为所述超级电容器。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备碳包覆二氧化锰纳米球的方法包括以下步骤：在有机溶剂中加入表面活性剂，混合后加入由单体水溶液与过硫酸铵溶液混合形成的混合液，进行反应，之后固液分离得到包覆锰离子的树脂微球，在惰性气氛中对所述包覆锰离子的树脂微球进行碳化处理，得到所述碳包覆二氧化锰纳米球；其中，所述单体水溶液的溶质为丙烯酸锰和N,N-亚甲基双丙烯酰胺；

优选地，所述有机溶剂包括环己烷和正丁醇的混合溶液；

优选地，所述表面活性剂包括聚氧乙烯烷基酚醚类乳化剂和十二烷基硫酸钠组成的复合表面活性剂；

优选地，所述单体水溶液的溶质质量分数为10～50wt％；

优选地，所述过硫酸铵溶液中过硫酸铵的质量分数为10～30wt％；

优选地，所述混合为搅拌混合；

优选地，所述反应的温度为50～80℃；

优选地，所述反应的时间为1～5h；

优选地，所述反应的同时伴有搅拌；

优选地，所述固液分离的方法为减压蒸馏；

优选地，所述惰性气氛包括氮气气氛和/或氩气气氛；

优选地，所述碳化处理的温度为700～900℃；

优选地，所述碳化处理的时间为1～5h。