[发明专利]一种实现超级电容器能量密度极大化的方法

权利要求书

1.一种实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：该方法是将相同质量的正负电极材料制作成正负电极片，通过在电解液中将电荷注入正负电极的电化学过程，使正负电极的初始电化学电位调变至最佳初始电位点，再将电位调控后的正负电极组装成超级电容器。

2.根据权利要求1所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述在电解液中电荷注入正负电极的电化学过程为：以正负电极作为工作电极，配以对电极和参比电极，采用组装成超级电容器时使用的电解液，组装成三电极系统；再采用恒流或恒压充放电到最佳初始电位点，得到电位调变后的正负电极。

3.根据权利要求2所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述电荷注入正负电极过程在将正负电极装配成超级电容器前进行；或者，电荷注入正负电极过程在将正负电极和隔膜组装为三明治结构并注入电解液后进行。

4.根据权利要求1或2所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述最佳初始电位点为能够使最终组装成的超级电容器中正负电极在充电过程中同时到达电解液可用电位窗口上限和下限，同时满足正负电极的比容量相等的初始电位点。

5.根据权利要求4所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述最佳初始电位点的确定过程如下：首先将活性电极材料制作成两个电极片作为工作电极，配以对电极和参比电极，采用组装成超级电容器时使用的电解液，组装成两套三电极测试系统；其中一套三电极测试系统在所用电解液的可用电位窗口上限和多个选定的电位点之间进行恒流充放电，得到放电比容量；另一套三电极测试系统在所用电解液的可用电位窗口下限和所述多个选定的电位点之间进行恒流充放电，得到充电比容量；然后以电位点的电位值为横轴，比容量为纵轴，分别将放电比容量和充电比容量拟合曲线，曲线交点所对应的电位值即为最佳初始电位点。

6.根据权利要求1所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述电极材料为炭材料、金属氧化物、金属氢氧化物材料和导电聚合物材料中的一种或几种复合而成。

7.根据权利要求6所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述炭材料为活性炭、模板炭、活性炭纤维、碳气溶胶、碳纳米管、石墨烯、裂解炭和石墨中的一种或几种，所述金属氧化物为氧化钌、氧化锰、氧化镍、氧化钒、氧化锡、氧化钴和氧化铁中的一种或几种，所述氢氧化物材料为氢氧化镍、氢氧化钴和氢氧化铁中的一种或几种，所述导电聚合物材料为聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚对苯和聚并苯中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述电解液为水系电解液、有机电解液或各种离子液体。

9.根据权利要求8所述的实现超级电容器能量密度极大化的方法，其特征在于：所述水系电解液为硫酸水溶液、氢氧化钾水溶液或者锂盐、钾盐、钠盐的中性水溶液，所述有机电解液为高氯酸盐、四氟硼酸盐、六氟磷酸盐或三氟甲磺酸盐在有机溶剂中的溶液，所述有机溶剂为丙烯碳酸脂、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲基甲酰胺、环丁砜、乙腈、1,3-二氧环戊烷、1,2-二甲氧基乙烷和1,4-丁内酯中的一种或几种。