一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種非對稱超級電容器，尤其涉及一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能元件，具有大容量、高功率密度及長循環(huán)壽命等特點(diǎn)，在電動汽車、消費(fèi)電子、能源電力、交通運(yùn)輸及航空航天等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)的超級電容器正負(fù)極使用相同的材料為電極活性物質(zhì)，工作電位窗口窄，從而比能量小。此外，目前超級電容器使用的電極材料主要包括高比表面積碳材料，金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。對于雙電層碳材料，為追求高比能量，通常使用的是小孔徑微孔炭，該類活性炭由于平均孔徑小，大電流充放電時比能量衰減明顯，功率特性差。而金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物的儲能機(jī)理主要依靠電極活性物質(zhì)的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)速率主要受電極活性材料內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移速度的制約。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型是為了克服超級電容器難以兼顧比能量和比功率而提出的一種一種非對稱超級電容器，采用非對稱結(jié)構(gòu)提高比能量，而且正負(fù)極同時采用高比功率的電極材料來提高比功率，在追求高比能量的同時，保持了超級電容器高比功率的特性。
[0005]本實(shí)用新型的解決方案是:一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器，由浸有電解液的正極、負(fù)極、隔膜、正極殼，負(fù)極蓋及密封圈組成，正極和負(fù)極用隔膜隔開，電容器由正極殼、負(fù)極蓋和密封圈進(jìn)行包封，并以正極殼和負(fù)極蓋分別作為正負(fù)極電極引出端。本實(shí)用新型的特殊之處在于正極活性層使用α -Μη02為電活性材料，負(fù)極活性層使用中孔活性炭為電活性材料。
[0006]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果在于:利用正負(fù)極活性物質(zhì)工作電位窗口的不同，組成非對稱結(jié)構(gòu)，提高了電容器的工作電壓，從而提高了比能量；采用具有高比功率特性的α -Μη02和中孔活性炭分別作為正極和負(fù)極活性物質(zhì)，使得電容器同時具有高比功率。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]附圖中:1_正極殼；2-正極集流體；3-正極活性層；4-隔膜；5-負(fù)極活性層；6-負(fù)極集流體；7-負(fù)極蓋；8-密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型如圖1所示，一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器，包括正極殼(1)、正極集流體(2)、正極活性層(3 )、隔膜(4 )、負(fù)極活性層(5 )、負(fù)極集流體(6 )、負(fù)極蓋(7 )和密封圈(8 )。α -Μη02作為正極活性層(3)電化學(xué)活性材料涂覆在正極集流體(2)上形成電容器正極，中孔活性炭作為負(fù)極活性層(5)電化學(xué)活性材料涂覆在負(fù)極集流體(6)上形成電容器負(fù)極。電容器正極和負(fù)極之間通過隔膜(4)隔開。正極、負(fù)極和隔膜(4)均事先用電解液充分浸泡。
[0010]工作原理:所述一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器充放電過程中，α -Μη02發(fā)生電化學(xué)贗電容反應(yīng)，中孔活性炭發(fā)生電解質(zhì)離子在活性炭與電解液界面雙電層的吸附和脫附過程。由于α-Μη02具有由[Μη06]八面體單元組成的[2X2]隧道結(jié)構(gòu)，非常有利于電解質(zhì)離子的迀移，這使得α -Μη02不僅具有高功率特性，而且由于體相材料利用率高，從而兼具高比能量。中孔活性炭由于平均孔徑大，有利于電解液的浸潤和電解質(zhì)離子的移動，具有高比功率，同時由于比表面積利用率高，從而兼具高比能量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器，包括正極殼(1)、正極集流體(2)、正極活性層(3)、隔膜(4)、負(fù)極活性層(5)、負(fù)極集流體(6)、負(fù)極蓋(7)和密封圈(8)，電容器正極由正極集流體(2)和正極活性層(3)組成；電容器負(fù)極由負(fù)極集流體(6)和負(fù)極活性層(5)組成，電容器正極和電容器負(fù)極之間通過隔膜(4)隔開，電容器正極、電容器負(fù)極和隔膜(4 )均被電解液充分浸漬。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器，其特征在于正極活性層(3)的電活性物質(zhì)為α -Μη02 ;負(fù)極活性層(5)的電活性物質(zhì)為中孔活性炭。
【專利摘要】一種高比能量和高比功率非對稱超級電容器,包括正極殼、正極集流體、正極活性層、隔膜、負(fù)極活性層、負(fù)極集流體、負(fù)極蓋和密封圈。所述正極活性層和負(fù)極活性層之間以隔膜隔開。所述電容器正極由正極集流體和正極活性層組成；電容器負(fù)極由負(fù)極集流體和負(fù)極活性層組成。所述電容器正極、負(fù)極和隔膜均被電解液充分浸漬。所述正極活性層以α-MnO2為電活性物質(zhì)；負(fù)極活性層以中孔活性炭為電活性物質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是：α-MnO2和中孔活性炭的電化學(xué)活性電位窗口充分錯開，大幅度提高了電容器的工作電壓，從而提高了比能量，同時，二種活性物質(zhì)均具有很好的功率特性，使得所述非對稱電容器具有高比功率。
【IPC分類】H01G11/26, H01G11/46
【公開號】CN205039081
【申請?zhí)枴緾N201520787426
【發(fā)明人】鄧梅根
【申請人】江西財(cái)經(jīng)大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月12日