[发明专利]一种有机/无机复合超级电容器的制备方法

说明书

本发明提供一种有机/无机复合超级电容器的制备方法，步骤包括：以SiO₂微球为模板制备氮掺杂碳中空微球/聚苯胺‑对苯二胺共聚物复合物正极材料；通过热致相分离结合碳热还原制备纳米孔碳纤维负极材料；配制PVA/KOH凝胶溶液；有机/无机复合超级电容器的封装；本发明得到的有机/无机复合超级电容器具有成本低廉、工艺简单、导电性良好、循环稳定性好、热稳定性优异等优点，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种有机/无机复合超级电容器的制备方法，属于复合材料和电化学领域。

背景技术

进入21世纪，传统的能源已无法满足人们的需要，寻找和发展可持续能源，已成为科学研究的热点。超级电容器作为一种新型的能源储存装置，由于其功率密度高、循环寿命长、能量密度大、充放电速率快且效率高、免维护、绿色环保等优点，在新能源的发展中显示了强大的应用前景。

超级电容器的性能主要取决于其核心部件电极，电极必须具有高比容量、高功率和长循环使用寿命等特点。常见的电极材料主要由三类，包括碳基材料、过渡金属氧化物和导电高分子材料。三种材料各有其优缺点。如碳基材料具有大的比表面积和高导电率，然而为了获得双电层结构，孔隙结构必须大于2nm，然而高比表面积的碳基材料很大部分由微孔(＜2nm)组成，因此有效的孔隙结构大大减少，其实际使用的比容量为其理论容量的10％左右。过渡金属氧化物和导电高分子材料具有比高容量高、能量密度大等优点，然而其比表面积小、电导率低，限制其广泛的应用。如何将碳基材料与过渡金属氧化物和导电高分子复合，制备复合超级电容器成为科学研究的热点。例如，Shen等人通过而两步合成法将NiCo₂S₄纳米片负载到氮掺杂泡沫炭(CNF)得到NiCo₂S₄/CNF复合电极材料。由于多组分特性和三维结构，NiCo₂S₄/CNF复合电极在电流密度为20A/g下，比电容高达877F/g，能量密度达到45.5wh/kg(Shen L,et al.,NiCo₂S₄ Nanosheets Grown on Nitrogen-Doped CarbonFoams as an Advanced Electrode for Supercapacitors.Adv.Energy Mater,2015,5,1400977)。Chen等人利用多孔SiO₂(SBA-15)为模板，制备有序多孔碳管(SBA-C)，最后通过水热法将NiCoS纳米片负载到有序多孔碳管上，得到NiCoS@SBA-C壳核结构。电流密度为1A/g时，比电容达到1757F/g，当电流密度增加至20A/g时，其比电容仍保留原来的79.68％，且具有良好的循环使用性能。以NiCoS@SBA-C为阳极，SBA-C为阴极制备的非对称超级电容器的能量密度和功率密度分别为38.8Wh/kg和800W/kg(Chen Y,et al.,Synthesis ofporous NiCoS nanosheets with Al leaching on ordered mesoporous carbon forhigh-performance supercapacitors.Chem.Eng.J.,2020,384,123)。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种有机/无机复合超级电容器的制备方法。

一种有机/无机复合超级电容器的制备方法，其包括如下步骤：

S1、制备正极板；

S2、制备负极板；

S3、制备PVA/KOH凝胶溶液；

S4、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，形成所述有机/无机复合超级电容器；

所述正极板的制备方法为：