[实用新型]一种超级电容器

说明书

本实用新型提供了一种超级电容器，包括正极、负极以及设置于所述正极和所述负极之间的隔膜和电解液，所述正极为硼氮共掺杂金刚石电极，所述硼氮共掺杂金刚石电极包括电极基体以及设置在所述电极基体靠近隔膜一侧表面的硼氮共掺杂金刚石层，所述硼氮共掺杂金刚石层包括设置于所述电极基体表面的平整结构层和设置于所述平整结构层表面的阵列凸起结构。利用硼氮共掺杂金刚石作为电极材料，可提高超级电容器的酸碱耐受性和工作稳定性；而阵列凸起结构可提高电极比表面积，增加超级电容器的储能密度和储能效率。

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种超级电容器。

背景技术

超级电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，又叫做双电层电容器，通过正负电极和电解液中的离子形成的双电荷层存储能量。其容量可达几百至上千法。与传统电容器相比，它具有较大的容量、比能量或能力密度，较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。超级电容器被广泛用于有记忆储存功能的电子产品、智能电网、新能源汽车、风力和太阳能发电系统。

在超级电容器中，电极材料是核心组成部分，决定了超级电容器的整体性能。根据电极材料，超级电容器可分为碳材料超级电容器、金属氧化物超级电容器、导电聚合物超级电容器和混合材料体系超级电容器。传统碳材料如活性炭原料丰富、比表面积高且成本较低，但比表面积利用率低。碳纳米管具有高的电导率和比电容，但是比表面积较低。碳气凝胶具有高的比表面积，且质轻、导电性好、中孔发达，但制备工艺复杂且费用昂贵。石墨烯材料具有高比表面积、良好的导电性，但是目前其制备技术尚未成熟，难以实现商业化。此外，还有金属氧化物/氢氧化物及导电聚合物作为超级电容器的电极材料的出现，但是较高的成本、较差的工作稳定性、不耐酸碱等都限制了这些电极材料的发展，而能量密度低也是制约超级电容器应用的一个最主要的因素，因此，提供一种储能密度高、耐酸碱性好、工作稳定性好的电极对于超级电容器是十分必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种超级电容器，其中，正极或正负极同时采用具有阵列凸起结构的硼氮共掺杂金刚石电极。利用硼氮共掺杂金刚石作为电极材料，提高超级电容器的酸碱耐受性和工作稳定性；阵列凸起结构提高电极比表面积，增加超级电容器的储能密度和储能效率。

第一方面，本实用新型提供了一种超级电容器，包括正极、负极以及设置于所述正极和所述负极之间的隔膜和电解液，所述正极为硼氮共掺杂金刚石电极，所述硼氮共掺杂金刚石电极包括电极基体以及设置在所述电极基体靠近隔膜一侧表面的硼氮共掺杂金刚石层，所述硼氮共掺杂金刚石层包括设置于所述电极基体表面的平整结构层和设置于所述平整结构层表面的阵列凸起结构。

可选的，所述负极为所述硼氮共掺杂金刚石电极。所述硼氮共掺杂金刚石电极包括电极基体以及设置在所述电极基体靠近隔膜一侧表面的硼氮共掺杂金刚石层，所述硼氮共掺杂金刚石层包括设置于所述电极基体表面的平整结构层和设置于所述平整结构层表面的阵列凸起结构。在本实用新型中，所述负极也可以为常规选择，具体的，所述负极可以但不限于为金属电极、石墨电极。

可选的，所述阵列凸起结构垂直设置于所述平整结构层上。

可选的，所述阵列凸起结构的形状为棱柱、棱锥或圆锥。

可选的，所述阵列凸起结构的形状为棱锥或圆锥，棱锥或圆锥状的所述阵列凸起结构的顶端曲率半径为1nm-30nm。进一步的，所述顶端曲率半径为 2nm-26nm，5nm-23nm或10nm-18nm。

可选的，所述阵列凸起结构的长径比为20-80，尖部直径为50nm-200nm，底部直径为100nm-1000nm。进一步的，所述阵列凸起结构的长径比为25-65，尖部直径为80nm-170nm，底部直径为350nm-650nm。