[发明专利]一种水系钠离子混合电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水系钠离子混合超级电容器及其制备方法，按照物质的量之比Mn:C₆H₈O₇=1:1，Na:Mn=0.2，0.3，0.4，0.44，0.5的比例，分别称取Mn(Ac)₂·4H₂O、C₆H₈O₇·H₂O和无水NaAc于烧杯中混合，加入蒸馏水，于水浴下磁力搅拌至混合物完全溶解；将生成的溶胶置于恒温鼓风干燥箱中，于100–150℃下干燥8 h，得到白色干凝胶；将此干凝胶倒入玛瑙研钵中捣碎，研磨成细粉后，转入方形瓷舟中，将瓷舟放入带有智能温控仪的马弗炉中，于400–800℃下煅烧，得到棕黑或黑色产物；以上述棕黑或黑色产物为正极、AC为负极，0.5 mol L^–1Na₂SO₄水溶液为电解液,组装成AC//0.5 M Na₂SO₄//Na₂Mn₅O₁₀混合超级电容器。本发明实现了Na₂Mn₅O₁₀纳米棒超级电容器的精确化制备，且得到的产品性能优越，制备方法简单，便于产业化实施和应用，市场前景广阔。

技术领域

本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种水系钠离子混合超级电容器的制备方法及应用。

背景技术

当前，超级电容器研究领域面临的最大挑战是如何显著提高现有超级电容器的能量密度。针对双电层电容器由于在充放电过程中存在电解质离子的分离导致浓度降低而使得其能量密度受限的问题，采用以高嵌锂电位的嵌锂化合物为正极、多孔活性炭为负极，以Li₂SO₄水溶液为电解液组装成“摇椅式”超级电容器被认为是一种提升超级电容器能量密度的有效策略。由于嵌锂化合物是该策略得以实施的关键，因此，许多工作正致力于嵌锂化合物作为超级电容器电极材料的研究。

近年来，随着钠离子电池（Sodium-ion batteray，SIB）的兴起和嵌钠化合物作为储能材料研究的深入，嵌钠化合物作为超级电容器电极材料开始进入人们的视线。其中，锰基嵌钠化合物因其原料资源丰富、成本低且环境友好而尤为引人注目，有关的研究相继得以开展。目前，作为超级电容器电极材料的锰基嵌钠化合物已经报道的有NaMnO₂，Na₄Mn₉O₁₈（Na_0.44MnO₂），Na_0.7MnO_2.05，Na_0.95MnO₂，Na_0.35MnO₂等。最近，纳米结构Na_0.21MnO₂作为水系钠离子混合超级电容器电极材料的研究也得到了报道。