[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

说明书

本发明公开了一种可用于机场摆渡车的超级电容及其电极的制备方法，电极材料的制备方法包括：(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(rG)薄膜；(2)将rG薄膜放入NiCl₂、RuCl₂和尿素的混合溶液中，然后在反应器中反应得到Ni‑Ru羟化物薄膜；(3)将Ni‑Ru羟化物薄膜加入装有去离子水和Na₂S的容器中加热反应，得到rG/NRS薄膜；(4)将rG/NRS薄膜插入含有NiCl₂、RuCl₂和尿素的去离子水乙醇溶液中，在反应器中加热反应，得到具有核壳结构的rG/NRS/NRO电极材料。本发明的超级电容保留了传统超级电容的基本优势，且功率密度高、充电速度快、能够适应低温环境。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是一种可用于机场摆渡车的超级电容及其电极的制备方法。

背景技术

机场摆渡车作为机场运输的重要的设备，其性能直接影响到机场的摆渡效率。考虑到车辆的整体性能以及乘客的乘坐体验，目前机场摆渡车通常采用电驱动的方式。但传统电驱动储能单元以电瓶为主，虽然能支持车辆的正常运行，但充电频繁、充电速度慢、低温性能差、故障率较高等问题却也成为其制约车辆性能的因素。随着对超级电容不断研究，以超级电容为储能单位的车辆走入人们的视野当中。

超级电容是一种依靠电极表面离子吸/脱附或电极材料内部氧化还原反应的电化学储能器件，由于功率密度高和循环寿命长等特点被广泛应用于汽车、航空、电网等领域之中。

作为一种储能装置，超级电容器的制作和组装于电池类似，包括两个集流体、电解质溶液和隔膜。根据超级电容的存储电荷机理不同，可分为双电层超级电容和赝电容。其中双电层超级电容的工作原理为通过电极与电解液形成的截面双电层来收藏电荷从而实现储存能量，放电过程中，由于没有外加电压作用，电解液中聚集在两极的正负电荷向溶液中运动使溶液呈电中性，同时为了保持电荷平，负电极通过外电路释放电子回到正极形成电流。赝电容是一种依靠某种化学反应而形成的电容器，其具体表现为首先电极活性物质在表面或体相中发生欠电位的积淀作用，再通过化学吸脱附或氧化还原反应形成。

目前，也有许多新型超级电容的设计和开发，例如：中国实用新型专利CN206877845U提出的一种适用于风力发电机的超级电容器；中国实用新型专利CN204375578U提出的一种具有多层结构的超级电容器；中国发明专利CN106057492B提出的一种使用气体二氧化碳作为内芯的超级电容器等。这些超级电容具有优良的电化学性质，但是电极与电解液之间发生的氧化还原反应不充分成为限制超级电容发展的瓶颈。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可用于机场摆渡车的超级电容及其电极的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

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，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；