[发明专利]基于β-Ni(OH)2

说明书

本发明公开基于β‑Ni(OH)₂的柔性固态超级电容器制作方法，包括：β‑Ni(OH)₂电极的制备、活性碳电极的制备、KOH/PAAK电解质的制备、基于β‑Ni(OH)₂的柔性全固态超级电容器的组装四个步骤，其中后二个步骤为核心内容，所述KOH电解质中掺有PAAK粉末，所述第四步包括：压片、浸渍电解质、组装并密封电容器。制作过程简单，成本低，且具备：高电压窗口、高能量密度、柔性好等特点，推广应用价值非常大。

技术领域

本发明涉及基于β-Ni(OH)₂的柔性固态超级电容器制作方法，属柔性储能电容器技术领域。

背景技术

近些年来，随着便携式和可穿戴电子设备的飞速发展，安全可靠、高效环保及低成本的柔性储能装置需求量急剧增长，现有的可充电锂离子电池虽然具有能量密度高、续航能力强的特点，但是由于自身的一些缺陷如：充放电慢、寿命短、污染环境、有爆炸风险等，使得它难以满足便携式和可穿戴电子设备的储能装置要求。在众多储能装置中，柔性全固态超级电容器（FASCs）以自身独有的功率密度高、充放电快、寿命长等特点引起了广泛的关注， 是一种有望应用于未来便携式和可穿戴式电子设备的储能装置，相比于传统基于液态电解质的储能装置，基于固态电解质的FASCs具有体积小、易封装、柔性好和安全性高的优势，然而，由于FASCs存在电压窗口小、能量密度低的问题，它们难以广泛应用到实际生活中。因此开发出高电压窗口、高能量密度的FASCs对未来柔性电子产品的发展以及人们生活质量的提高具有重大意义。

目前报道的FASCs绝大多数都是基于聚乙烯醇（PVA）电解质（如中国发明专利“一种基于双固态氧化还原电解质构建全固态柔性超级电容器的方法”，申请号：201811295160.8），虽然PVA具有良好的性能，但是同时也存在一些不足之处：（1）PVA制成所需的电解质，需要密封加热搅拌，增加了工艺的复杂性；（2）在碱性环境下加热，PVA容易变性，这使得其不适合制作强碱性电解质，相较于PVA，聚丙烯酸钾（PAAK）亲水性更强，可以在常温下搅拌制成电解质，且耐酸耐碱性强，因此本发明采用基于PAAK的KOH/PAAK作为FASC的电解质。

中国论文：“β-Ni(OH)₂的制备及电化学性能”，《电池》杂志，第36卷第6期，2006年12月，季益刚，周益明等，仅是介绍了β-Ni(OH)₂的制备方法，并没有述及依此方法制作出高性能电容的方法。

为了适应便携式和可穿戴电子设备的飞速发展需要，极有必要发开发一种高性能的基于β-Ni(OH)₂的柔性全固态超级电容器，具备：1452 F/g的超高比电容，采用导电性好、表面积大的活性碳（AC）作为负极材料，利用两种不同电极材料的自身电势差异来提升FASC的电压窗口，最终，制作的FASC展现出了高电压窗口（1.5 V）、高能量密度（在75 Wh/kg的高能量密度下功率密度依旧高达1.5 kW/kg）、很好的循环稳定性（3 A/g的电流密度下循环5000次，容量依旧保持82.2%）以及柔性（180度折叠1500次容量依旧保持了86%）等特点。两个FASCs即可点亮两个蓝色LED，即使将组装好的FASCs缠绕在手上，它们仍然可以稳定地驱动电子表，促进便携式和可穿戴电子设备在未来更好的发展。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所述问题，设计基于β-Ni(OH)₂的柔性固态超级电容器制作方法，制作过程简单，成本低，且具备：高电压窗口、高能量密度、柔性好等特点，推广应用价值非常大。

本发明的技术方案是：基于β-Ni(OH)₂的柔性固态超级电容器制作方法，包括：β-Ni(OH)₂电极的制备、活性碳电极的制备、KOH/PAAK电解质的制备、基于β-Ni(OH)₂的柔性全固态超级电容器的组装，四个步骤；

所述柔性全固态超级电容器制作过程所需原料按重量百分比组成如下：