[发明专利]一种循环寿命高的超级电容器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种循环寿命高的超级电容器的制备方法及该方法制备的超级电容器，该方法包括：将平均粒径为300‑700纳米的石墨、喷雾粘结剂和水混合后进行喷雾干燥，得到石墨微球，将石墨微球、挤条粘结剂和水混合后进行挤条成型，得到挤条石墨；将所述挤条石墨作为超级电容器的正极和负极，并与电解液一起组成超级电容器。本发明的有益效果为：本发明的方法制备超级电容器不仅工作电压高，而且循环寿命长。

技术领域

本发明涉及超级电容器领域，更具体地说，涉及一种循环寿命高的超级电容器的制备方法及该方法制备的超级电容器。

背景技术

全球变暖和化石燃料的日益枯竭迫使人们大力发展可持续和可再生能源,目前,解决日趋短缺的能源问题,仍是人类面临的巨大挑战之一。因此,学者们纷纷投身新能源领域,在寻找清洁、高效和可再生能源的同时,也积极关注能量存储。太阳能和风能作为最具有发展前景的新能源引起了学者们极大的兴趣,并得到了快速发展,然而这些能源并不稳定,如太阳能在夜晚不能工作,风能的提供也存在不确定性,因此需要储能系统对能量进行存储后再加以利用。近几年,超级电容器作为储能器件扮演越来越重要的角色。

超级电容器(Supercapacitor),通常也被称为法拉第准电容器、电化学电容器或双电层电容器。超级电容器与传统电容器的储能机理不同,它是通过电极和电解液之间的界面和电极表面或内部可逆的氧化还原反应存储电荷,其性能介于传统电容器和二次电池之间,具有高于蓄电池的功率密度和传统静电电容器的能量密度,其容量可达到几百法拉甚至上千法拉。此外,超级电容器具有工作温度范围宽、使用寿命长和对环境无污染等特点,是一种既高效实用又方便环保的能量存储装置。与蓄电池相比,超级电容器最大的优点是充放电速率快。超级电容器可釆用几安培甚至几十安培的大电流充电和放电,能够在数十秒到几分钟的时间内完成充电和放电过程；而普通蓄电池充电则需要数小时来完成,如果充电和放电电流过大还会造成蓄电池永久性损坏。通常,超级电容器按照储能机理的不同可以分为双电层电容器(EDLC)和赝电容器(Pesudocapaeitor)两大类。而基于使用的电解质类型的不同,超级电容器可分为水系电解质电容器、固体电解质电容器和有机电解质电容器三大类；由电极装置的结构及其电极上所发生反应的不同,可分为对称和非对称电容器两大类；根据制造工艺和外形结构的不同可归为绕卷型、纽扣型及大型电容器三大类。

美国《探索》杂志曾将超级电容器列为2006年世界七大科技发现之一,并将超级电容器的出现视为能量储存领域中一项革命性的突破。在一些需要高功率和高效率解决方案的设计中,工程师己开始釆用超级电容器来取代传统的电池。我国对超级电容器的研究起始于20世纪80年代初。目前,国内生产厂家大多以生产液体双电层电容器为主,如锦州凯美科技有限公司、长沙巨力电子科技有限公司、石家庄高达新能源科技有限公司、集盛星泰新能源科技有限公司,天津力神电池股份有限公司、锦州富辰超级电容器有限责任公司和锦州锦容超级电容器有限责任公司等多家公司。这些公司将研究重点主要集中在大功率应用产品的开发,据业内人士称,国产超级电容器在我国市场的占有份额已达到60％-70％。我国一些高等学校和科研院所,如香港科技大学、北京理工大学、苏州大学、南京理工大学、同济大学、上海交通大学和大连理工大学等都开展了对超级电容器电极材料、电解液和封装工艺的研究工作。

中国专利CN102456479A公开了一种超级电容器电极材料的制备方法，首先制备浓度为0.02-0.20mol/L高锰酸根水溶液，并搅拌加入聚乙二醇，得到混合溶液其中所述聚乙二醇与高锰酸根水溶液的体积比为1∶8-1∶40；搅拌上述混合溶液，过滤，得到沉淀；清洗沉淀，烘干，得到超级电容器电极材料。本发明的超级电容器电极材料的制备方法具有工艺简单、流程短、设备依赖性低、适于大规模生产的特点，并且制备的超级电容器电极材料具有优良的性能。