[发明专利]一种三明治结构碳基超级电容器的制备方法

权利要求书

1.一种三明治结构碳基超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别制备正极板、负极板和PVA/KOH凝胶溶液；

将正极板、负极板和PVA/KOH凝胶溶液进行封装，得到所述三明治结构碳基超级电容器；

所述正极板的制备方法为：

将无水乙醇、氨水和蒸馏水混匀后，加入正硅酸四乙酯，混匀，加入盐酸多巴胺水溶液，反应后，经过离心、洗涤和干燥，得到聚多巴胺@SiO₂微球；

将所述聚多巴胺@SiO₂微球在氮气氛中，以10～15℃/min的速率由室温升温至700～800℃，反应后得到氮掺杂碳@SiO₂微球，将所述氮掺杂碳@SiO₂微球浸泡在氢氟酸和氟化铵的混合溶液中，除去SiO₂，得到氮掺杂碳中空微球；

将硝酸锰和硫脲溶于去离子水中，加入所述氮掺杂碳中空微球和去离子水，在160～180℃下进行水热反应，得到氮掺杂碳中空微球@MnS核-壳结构材料；

将所述氮掺杂碳中空微球@MnS核-壳结构材料与乙炔黑和PTFE混合在无水乙醇中，分散均匀后，涂覆在泡沫镍上，于60℃真空干燥6h，然后在10MPa压力下压片制得正极板；

所述负极板的制备方法为：

将聚丙烯腈和钛酸四丁酯溶解于N,N'-二甲基甲酰胺/冰醋酸混合溶剂中，在50℃下搅拌溶解，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液在-40～-20℃下冷冻120～160min，后放入蒸馏水中除去溶剂，冷冻干燥得到PAN/TiO₂纳米纤维；

将所述PAN/TiO₂纳米纤维，在氩气保护下，从常温升温至250～300℃，保温120～150min，从250～300℃升温至1000～1200℃，保温120～150min，改通氯气，反应150～180min，反应结束后，改通氩气，自然降至常温，得到纳米孔碳纤维；

将纳米孔碳纤维、乙炔黑和PTFE混合在无水乙醇中，分散均匀后，涂覆在泡沫镍上，于60℃真空干燥6h，然后在10MPa压力下压片制得负极板。

2.如权利要求1所述的三明治结构碳基超级电容器的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中，聚丙烯腈的质量浓度为3～6％，钛酸四丁酯的质量浓度为0.2～0.6％。

3.如权利要求1所述的三明治结构碳基超级电容器的制备方法，其特征在于，所述PVA/KOH凝胶溶液的制备方法为：

将PVA加入蒸馏水中，溶解后加入KOH水溶液，混匀，得到PVA/KOH凝胶溶液。

4.如权利要求1所述的三明治结构碳基超级电容器的制备方法，其特征在于，所述封装的方法为：

将正极板的一面和负极板的一面通过PVA/KOH凝胶溶液粘结后，在正极板的另一面和负极板的另一面通过PVA/KOH凝胶溶液各粘结一块PET基板，形成所述三明治结构碳基超级电容器。