[发明专利]一种锌离子电容器及其制备方法与蓄电池

说明书

本发明涉及一种锌离子电容器及其制备方法与蓄电池，所述锌离子电容器包括正极、负极和电解液；所述正极包括正极材料，所述正极材料包括氢氧化镍/石墨烯复合物，所述正极材料为片状结构；所述负极包括负极材料，所述负极材料包括金属单质。本发明提供的氢氧化镍/石墨烯复合物作为正极材料，氢氧化镍和石墨烯具有赝电容特性，能够有效的提高锌离子电容器的比电容，同时，片状结构的正极材料有利于锌离子的嵌入‑脱出过程，加快了电荷转移，从而有效的提高了锌离子电容器的电化学性能。

技术领域

本发明属于新型储能技术领域，涉及一种锌离子电容器，尤其涉及一种锌离子电容器及其制备方法与蓄电池。

背景技术

随着社会发展，人类对于能源的依赖越来越强，能源相当于城市的血液，它驱动着城市的运转。超级电容器作为一种新型的储能元件，具有高的功率密度、良好的循环稳定性，充放电快速，以及使用安全性高等优点，成为近些年能源技术的研究热点。与此同时，随着新技术的迭代创新，市场期望超级电容器拥有更大的电容量、更高的能量、更宽的工作范围以及更长的使用寿命。

锌离子混合电容器作为新型的金属离子混合电容器，实现了电池与电容器的优势互补，在提供高能量密度的同时，保持优异的功率密度和循环寿命。另外其低成本和优越的安全性为其在产业化带来了契机。

超级电容器在众多领域都得到了应用，比如在新能源产业、交通运输、军工、各类电器、能源回收等等，无论是单独使用还是组成混合装置，电容器都展现了它独特的魅力。其中应用最直接的体现在汽车上的应用，将电容器与锂电池配合使用，可保证混合动力汽车和纯电动汽车的节能环保及动力稳定。为减少能源的消耗，建设绿色节约型社会贡献力量。

CN 111508728A公开了一种长寿命锰基水系混合锌离子电容器及其制备方法，属于电化学储能器件技术领域。本发明的电容器，包括锰基正极、电解液、锌片负极、设置于正负极之间的隔膜及壳体，其中：所述锰基正极为Mn₃O₄/C纳米片阵列复合结构；所述电解液由可溶性锌盐、可溶性钠盐与去离子水组成；所述Mn₃O₄/C纳米片阵列复合结构是以碳布为基体，利用电沉积方法将Mn₃O₄纳米片阵列均匀沉积在碳布上得到的。该发明制备的电容器工作在0～1.8V电压范围内能够提供200mAh/g的比容量，且锰基水系混合锌离子电容器显示出优异的循环稳定性，在1500次循环中具有81％的容量保持率，同时成本低廉，制备工艺简单。

CN 110993358A公开了一种柔性锌离子电容器，包括：正极、隔膜、固态电解质和负极，其中，正极为以活性物质、石墨烯、碳纳米管为原料组成的复合膜，负极为以石墨烯、碳纳米管为原料组成的复合膜；固态电解质为以锌盐为溶质的PVA凝胶。该发明通过调控活性物质与不同碳材料的比例，充分利用石墨烯较大的比表面积和碳纳米管优异的导电性，优化了正极薄膜的导电性和比容量；并通过匹配正负极容量，使得具有较高能量密度，且具有柔性，在不同弯曲程度下均保持电化学性能的稳定。

以上技术方案虽然都制备得到高电化学性能的锌离子电容器，但是在CN111508728A的极片没有柔性结构，在实际应用中稳定性差，而CN 110993358A没有减轻电容器的质量，不利于其轻量化。

如何提高锌离子电容器的电化学性能的同时提高其实用性，是新型储能技术领域亟需解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种锌离子电容器及其制备方法与蓄电池，通过将纳米结构氢氧化镍与石墨烯相复合，增加对电荷的捕捉能力，增加活性位点，提高锌离子的转移能力，提高了导电性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：