[发明专利]一种可用于机场摆渡车的超级电容及其电极的制作方法

权利要求书

1.一种可用于机场摆渡车的超级电容的电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用石墨烯溶液对泡沫镍材料进行修饰，得到还原石墨烯薄膜；

(2)将所述还原石墨烯薄膜放入NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中，然后在反应器中加热至100℃～130℃，加热8h～12h，得到Ni-Ru羟化物薄膜；

(3)将Ni-Ru羟化物薄膜加入装有去离子水溶解的Na₂S溶液中的容器中加热至150℃～180℃中反应4h～8h，得到还原石墨烯/NiRu₂S₄薄膜；

(4)将还原石墨烯/NiRu₂S₄薄膜插入含有NiCl₂、RuCl₂和尿素的去离子水乙醇溶液中，在反应器中加热至150℃～170℃，反应4h～8h，干燥后，得到具有核壳结构的还原石墨烯/NiRu₂S₄/NiRu₂O₄电极材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：将泡沫镍插入10％～30％浓度的石墨烯溶液中，在反应器中加热至100℃～130℃，反应5h～10h，得到还原石墨烯薄膜。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中三者的质量比为1:1:2～1:1:6；去离子水和Na₂S的配比1:4～1:6；NiCl₂、RuCl₂、尿素、去离子水乙醇溶液的配比1:1:2:3～1:1:6:9。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)之间，还包括将步骤(1)得到的还原石墨烯薄膜清洗、干燥的步骤；所述步骤(2)和(3)之间，还包括将步骤(2)得到的Ni-Ru羟化物薄膜清洗、干燥的步骤；所述步骤(4)中，干燥步骤具体包括：将所得产物在空气环境下以5℃/min的速度升至280℃～320℃，干燥1h～4h。

5.一种采用如权利要求1-4任一所述的制备方法制备而成的电极材料结构，其特征在于，包括片状基体材料和凸出于所述片状基体材料表面的多个凸起部，所述片状基体材料表面设有还原石墨烯层，所述凸起部为核壳结构，核部分为NiRu₂S₄材料，壳部分为NiRu₂O₄纳米线层。

6.一种可用于机场摆渡车的超级电容，包括外层壳体、正电极、负电极、隔膜和电解液，所述正电极和负电极相对设置，隔膜设于正电极和负电极之间，正电极、负电极、隔膜和电解液均封装于所述外层壳体内，其特征在于，所述正电极采用如权利要求1-4任一所述的制备方法制得的具有核壳结构的还原石墨烯/NiRu₂S₄/NiRu₂O₄电极材料。

7.如权利要求6所述的超级电容，其特征在于，所述负电极包括活性炭，所述电解液包括硫酸钠、氯化钾、氢氧化钾中的一种或几种。

8.如权利要求6所述的超级电容，其特征在于，所述隔膜包括基质、设于基质外面的导热层和设于导热层外面的绝缘层。

9.如权利要求8所述的超级电容，其特征在于，所述基质包括聚乙烯隔膜、纤维素隔膜中的一种或几种，所述导热层包括石墨烯、碳纳米管中的一种或几种，所述绝缘层包括多孔的陶瓷材料。

10.一种可用于机场摆渡车的超级电容的电能充放控制系统，其特征在于，包括超级电容单元和整流逆变电路，所述超级电容单元包括如权利要求6-9任一所述的超级电容，所述整流逆变电路包括三条三极管支路并联组成的逆变电路和三条二极管支路并联组成的整流电路，其中，每条三极管支路包括两个串联的三极管，每条二极管支路包括两个串联的二极管，三条三极管支路和三条二极管支路并联，所述逆变电路和所述整流电路设置在摆渡车电动机与超级电容单元之间，摆渡车电动机的三项电极分别连接在所述整流电路的二极管支路和逆变电路的三条三极管支路上，在超级电容单元与整流逆变电路之间接有两支串联的三极管VT1、VT2和两支串联的二极管VD1、VD2以及电感L、保护电阻R，两支三极管VT1、VT2与两支串联的二极管VD1、VD2并联，电感L与保护电阻R串联；当摆渡车正常运行时，超级电容中发出的电流经过VT1放大后，经过电阻R和电感L的稳压与滤波，进入到逆变电路中，通过对T1至T6三极管的控制，对电动机提供三项交流电源，当摆渡车进行再生制动时，再生制动产生的电流通过所述整流电路，将交流电变为直流向超级电容供电。