[发明专利]基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件

权利要求书

1.一种基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件，其特征在于：所述电化学储能器件为铋基钾离子混合超级电容器，由铋基电极与碳电极进行匹配组装，其中电解液为钾盐溶液，所述铋基钾离子超级电容器适用温度为-20℃~60℃，其中所述铋基电极为负极；

所述铋基电极由铋原料制备得到，铋原料包括檬酸铋、乙酸铋、碳酸铋、五水合硝酸铋、三氯化铋、氧化铋或氢氧化铋中的至少一种；钾盐溶液的浓度为0.1-8 mol L^-1，钾盐为六氟磷酸钾、氯化钾、硝酸钾、氟化钾、碳酸钾、硫酸钾、十二烷基苯磺酸钾或柠檬酸三钾中的任意一种；

所述铋原料的制备方法如下：

（1）分别将原料铋和还原剂溶于溶剂中，配制铋溶液和还原溶液；

（2）将铋溶液进行超声处理，之后再-10~100︒C下搅拌10-100min，搅拌后将还原溶液滴入，铋溶液中，滴加完成后再次搅拌，随后溶剂洗涤、离心、干燥得到铋原料；

所述铋基电极的制备如下：将粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮，搅拌2-6 h，再将铋原料及导电剂加入到粘结剂溶液中，搅拌6-10 h，随后涂布在铜箔或者铝箔上，真空干燥切片即可。

2.根据权利要求1所述的基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件，其特征在于：所述步骤（1）中溶剂为水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙三醇或聚乙二醇中的至少一种，还原剂为水合肼、硼氢化钠、硼氢化钾或次亚磷酸钠中的至少一种；铋溶液的浓度为0.001-5mol/L，还原溶液的浓度为0.001-4.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件，其特征在于：所述步骤（2）中铋溶液和还原溶液的体积比为（10-60）：1。

4.根据权利要求3所述的基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件，其特征在于：所述碳电极包括活性碳、石墨化碳或者生物质碳中的任意一种，碳材料的粒径为0.01-5 µm，比表面积为300-4000 m²/g。

5.根据权利要求4所述的基于铋基电极的宽温区高性能电化学储能器件，其特征在于：所述铋基钾离子超级电容器在-20℃下，能量密度为111.2 Wh kg^-1，功率密度为4153.8 Wkg^-1。