[发明专利]一种柔性非对称超级电容器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚吡咯层和还原氧化石墨烯层；所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4‑乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层。本发明通过正极材料层和负极材料层的匹配，使正电极和负电极进行协同作用，扩大了柔性非对称超级电容器的电位窗口，提高了超级电容器的电化学性能。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，特别涉及一种柔性非对称超级电容器及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一种能够提供比电池更高功率密度的储能元件。正负极都采用同一种电极材料的超级电容器为对称超级电容器，而非对称超级电容器是在对称超级电容器上进行改进得到的一种新型电容器，非对称超级电容器由两种不同工作电压范围的电极材料分别作为正负两极，从而增大自身的工作电压。

目前，非对称式超级电容器的正极材料通常选用金属氧化物/氢氧化物，负极以碳材料为主，电解液为水洗电解液。以Ac-Ni(OH)₂为正极材料的非对称超级电容器目前已经商品化，能够在电动车动力系统中进行应用。上海奥威公司的超级电容器公交车，就是采用Ni-C这种电极结构，其比C-C型超级电容器的能量密度要高了4～5倍。

目前，非对称超级电容器的比电容一般在100F/g以内，能量密度在20Wh·kg^-1左右，但是目前非对称超级电容器的种类较少，研究新型的非对称超级电容器，进一步提高非对称超级电容器的电化学性能仍是亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种柔性非对称超级电容器及其制备方法。本发明提供的提供的柔性非对称超级电容器能量密度高、功率密度高、循环稳定性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种柔性非对称超级电容器，包括集电极、正电极、负电极、隔膜和电解液，其特征在于，所述正电极包括碳布和负载在碳布上的正极材料层；所述正极材料层包括交替层叠设置的聚吡咯层和还原氧化石墨烯层；所述聚吡咯层和碳布直接接触，表层为还原氧化石墨烯层；

所述负电极包括碳布和负载在碳布上的负极材料层；所述负极材料层包括交替层叠设置的聚3,4-乙撑二氧噻吩层和还原氧化石墨烯层；所述聚3,4-乙撑二氧噻吩层和碳布直接接触，表层为还原氧化石墨烯层。

优选的，所述正极材料层中聚吡咯层的层数为12～18层；

所述正极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚吡咯层的层数相同；

所述正极材料层中单层聚吡咯的量为0.5～8mg/cm²；

所述正极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

优选的，所述负极材料层中聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数为4～7层；

所述负极材料层中还原氧化石墨烯层的层数与聚3,4-乙撑二氧噻吩层的层数相同；

所述负极材料层中单层聚3,4-乙撑二氧噻吩层的量为0.4～8mg/cm²；

所述负极材料层中单层还原氧化石墨烯的量为0.5～2mg/cm²。

优选的，所述隔膜为Nafion质子交换膜或聚乙烯醇膜；所述电解液为硫酸溶液。

本发明提供了上述方案所述柔性非对称超级电容器的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用循环伏安法依次在碳布表面交替沉积聚吡咯层和还原氧化石墨烯层，得到正电极；