[发明专利]一种超级电容器

说明书

一种超级电容器，所述超级电容器的工作电极材料包含纳米笼状Co3O4，对电极材料为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，电解液为Na2SO4水溶液。本发明的超级电容器相对传统超级电容器，能量密度和功率密度都得到了大大提升。

技术领域

本发明属于化学储能电源技术领域，具体涉及一种超级电容器。

背景技术

超级电容器作为一种新型贮能元件具有高功率、长寿命等独特优点，在消费电子、UPS(不间断电源系统)以及电动车用的混合电源系统等方面具有广阔的应用前景。超级电容器根据储能机理的不同，分为双电层电容器和以金属氧化物以及导电聚合物为电极材料的赝电容电容器。在这两类超级电容器中，双电层电容器所用的活性炭的比电容较低，限制了超级电容器器件的性能。目前商用化的双电层超级容器储能原理主要是利用电解质离子的极化过程来储存能量，而不是发生氧化还原反应。导致能量密度比较低(～20μF cm-2)，限制了它的进一步应用。与双电层超级电容器比较赝电容超级电容器(氧化还原反应)带有更高的能量密度，使其更具应用前景。

众所周知，提高贮能器件的比能量可以减轻其自身的质量，应用于电动车可以减轻车身的重量，因此具有重大的现实意义。而要提高贮能器件的比能量就要提高其关键电极材料的比电容。

过渡族金属氧化物是一种典型的赝电容材料，由于具有价格低廉，稳定性好，比容量大等特点受到广泛的关注。为了进一步提升超级电容器的能量密度，过渡族金属氧化物作为一种新的电极材料被引入了超级电容器的应用中。然而，在电化学反应过程中这些过渡族金属氧化物(V2O3，VO2，TiO2，ZnO，RuO，MnO，MoO2，CuO，NbO2等)具有长的电子传递路径和低的阳离子通过性，导致在实际的研究中展现出远低于理论容量的比容量和远低于双电层超级电容器的功率密度。

虽然，目前大量的研究报道赝电容材料的问题，但是解决方法往往是将过渡族金属氧化物与导电材料复合的方法改善其在电化学反应过程中的性能，如CN103117175A公开的一种超级电容器用多元复合纳米材料及其制备方法。然而，上述方法并没有本质性的解决过渡族金属氧化物晶体内部离子通过性低的问题。因此，由过渡族金属氧化物与导电材料形成复合电极的性能并不理想，从而限制其在大功率密度、高能量密度、循环稳定的超级电容器中的广泛应用。

发明内容

为此，本发明的目的之一在于提供一种超级电容器。该超级电容器相对传统超级电容器，能量密度和功率密度都得到了大大提升。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超级电容器，该超级电容器的工作电极材料包含纳米笼状Co3O4，对电极材料为铂片，参比电极为饱和甘汞电极，电解液为Na2SO4水溶液。

作为优选，电解液为0.5-2mol/L，例如为0.7mol/L、0.9mol/L、1.1mol/L、1.4mol/L、1.7mol/L、1.9mol/L等的Na2SO4水溶液，优选为1mol/L的Na2SO4水溶液。