[发明专利]镁离子超级电容器及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器，具体地说，涉及超级电容器的正极。

背景技术

随着环境污染的加剧和能源危机的日趋严重，人们对新型移动电源的发展需求变得越来越迫切，超级电容器高功率、快速可充且循环寿命长的特点符合人类对新型能源的需求。超级电容器是一种既具有传统电容器般高功率密度，又具有化学电源类似的能量密度的新型储能器件。超级电容器可被分为双电层电容器、法拉第电容器以及混合型超级电容器，双电层电容器通过电极和电解质之间的界面双电层来存储能量，法拉第电容器通过氧化还原反应累积能量，混合型超级电容器为一极采用电池材料通过电化学反应来储存和转化能量，另一极则通过双电层来储存能量，具有不对称的电极。本发明中所提及的镁离子超级电容器即为一种超级电容器。

近年来，研究者开发出电容器的一极借用锂离子电池的混合型超级电容器。目前，一极借用锂离子电池的混合型超级电容器存在一个重要的缺陷是：成本高，有毒害、功率和能量密度低，因此，寻求新的材料成为人们关注的热点。

发明内容

本发明的目的是提出一种镁离子超级电容器及制作方法，以克服现有技术存在的缺陷，满足相关领域发展的需要。

本发明首先涉及一种镁离子超级电容器的正极；

所述的正极由集流体和涂布在正极集流体上的含有正极活性物质的正极混合物；

所述的正极混合物，包括如下重量百分比的组分：

正极活性物质           85%~92%

导电剂                 5%~12%

粘结剂                 2%~4%

所述的正极活性物质采用可以嵌入和脱出Mg²⁺的材料，所述的正极活性物质选自过渡金属氧化物或硫化物，优选MgV₂O₆、镁的硅酸盐类化合物或Mg_xMo₃S₄(0<x<1)等；

本发明所述的镁离子超级电容器，包括上述的正极、负极、介于两者之间的隔膜和电解液；

所述的负极由负极集流体和涂布在负极集流体上的负极混合物，所述负极混合物，包括如下重量百分比的组分：

负极活性物质          85~95%

导电剂                2~5%

粘结剂                1~5%；

所述的负极活性物质采用能够形成双电层的多孔炭材料，包括活性炭、碳纳米管或碳纤维等中的一种或几种；

所述导电剂选自导电炭黑、石墨的一种或其混合物；

所述多孔炭材料包括活性炭、碳纳米管或碳纤维等中的一种或几种；

所述粘结剂包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)或丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种；

所述的正极集流体或负极集流体为多孔网状金属材料或金属箔材料，包括泡沫镍、铝箔、铜箔或钛箔材料中的一种；

所述的导电剂选自导电炭黑、石墨的一种或两者混合物；

所述粘结剂包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、羧甲基纤维素钠(CMC)或丁苯橡胶(SBR)中的一种或几种；

所述的电解液为可提供镁离子的有机溶液，如镁格林试剂有机溶液(如0.5 mol·L^-1 EtMgBr/THF等)、氨基镁卤化物有机溶液（如0.5 mol·L^-1 Me₆Si₂NMgCl/THF等）、烷基镁铝络合物有机溶液(0.4 mol·L^-1 Mg(AlCl₂BuEt)₂/THF溶液、或MgPhCl-AlCl₃/THF溶液等)中的一种；优选的为MgPhCl-AlCl₃/THF溶液、Mg(AlCl₂BuEt)₂/THF溶液等；所述的隔膜为具有一定孔隙率的多孔薄膜材料，可以是玻璃纤维纸、PP或PE微孔膜、尼龙布、聚乙烯醇膜或石棉纸，孔隙率一般为30~70%；

所述的镁离子超级电容器的制作方法，包括如下步骤：