专利名称：超级电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超级电容器，尤其涉及一种基于碳纳米管的超级电容器。
背景技术：
超级电容器(supercapacitor)属于双电层电容器，具有较高的比功率和较长的 循环寿命，工作温度范围宽等特点；因此，在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国 防科技等领域都有着极其重要和广阔的应用前景。现有的超级电容器一般包括两个电极、隔膜和电解液，该两个电极和隔膜都设置 在该电解液中；该两个电极均包括一集电体以及设置在该集电体上的电极材料。其中，影响 该超级电容器容量的决定因素是电极材料。理想的电极材料应具有结晶度高、导电性好、比 表面积大、微孔集中在一定范围内(要求微孔大于2nm)等特点。现有的超级电容器电极材 料主要有活性碳系列和过渡金属氧化物系列。活性碳系列的材料导电性较差，其作为电极 会使电容器的等效串联电阻较大；而且该活性碳系列的比表面积实际利用率不超过30%， 电解液与该活性碳系列的电极难以充分接触，因此，采用该活性碳系列材料作为电极的超 级电容器的容量较少。过渡金属氧化物用作电极材料在提高超级电容器的容量方面虽具有 良好的效果，但其成本太高，无法推广使用。碳纳米管(Carbon Nanotube, CNT)是一种纳米级无缝管状石墨结构的碳材料， 其具有比表面积大，结晶度高，导电性好，碳纳米管的内外径可通过合成工艺加以控制的特 点，而且其比表面利用率可达到100%，因而可以成为一种理想的超级电容器材料。碳纳米 管用作超级电容器材料的研究最早见诸于Chimming Niu等的报道(请参见High power electrochemical capacitorsbased on carbon nanotube electrodes, Apply Physics Letter, Chunming Niu et al.，vol 70，pl480_1482 (1997))。他们将纯的多壁碳纳米管粉 末制成薄膜电极后，封装制得一超级电容器。由于该薄膜电极是采用碳纳米管粉末作为原 料制备的，而碳纳米管粉末极易发生团聚，这使得该薄膜电极不能充分发挥碳纳米管的性 能，影响了电容器的性能，限制了电容器容量的提高。为此，南京大学的张剑荣等人在2005年3月16日公开的，公开号为CN 1594212A 的中国发明专利申请公开说明书中提供了一种超级电容器电极材料无定形二氧化锰/多 壁碳纳米管复合物。该无定形二氧化锰/多壁碳纳米管复合物中的碳纳米管的直径是 20-40纳米，长度是200纳米-5微米，无定形二氧化锰负载在碳纳米管表面。该二氧化锰 /多壁碳纳米管复合物作为超级电容器的电极，虽然可以使得超级电容器的比电容得到提 高，但由于该二氧化锰/多壁碳纳米管复合结构为粉末状，其用作电极时需要金属集电体。 然而，所述的金属集电体的质量一般比较重，因此使得所述超级电容器的质量比较重，从而 使得所述超级电容器的总能量密度及总功率密度降低。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高的总能量密度及总功率密度的超级电容器。
—种超级电容器，其包括一第一电极；一第二电极，该第二电极与所述第一电极 间隔设置；一隔膜，该隔膜设置在所述第一电极与第二电极之间；以及一电解液，所述第一 电极、第二电极及隔膜均设置在该电解液中，其中，所述第一电极为一碳纳米管复合结构， 该碳纳米管复合结构为一自支撑结构，且包括一碳纳米管结构及设置于该碳纳米管结构表 面的纳米级颗粒。与现有技术相比较，本发明提供的超级电容器中的第一电极为碳纳米管复合结 构，该碳纳米管复合结构具有自支撑的特点，可以直接作为超级电容器的电极，不需要金属 集电体，因此，使得超级电容器具有较大的总能量密度及总功率密度。
图1是本发明第一实施例提供的超级电容器的结构示意图。图2是本发明第一实施例中采用的碳纳米管复合结构的电子显微镜扫描照片。图3是本发明第一实施例中采用的碳纳米管复合结构的俯视图。图4是本发明第一实施例中采用的碳纳米管复合结构中的单根碳纳米管的透射 电子显微镜照片。图5是本发明第二实施例提供的超级电容器的结构示意图。图6是本发明第二实施例中采用的碳纳米管复合结构的俯视图。图7是本发明第二实施例中采用的碳纳米管复合结构中的单根碳纳米管透射电 子显微镜照片。图8是在10毫压/秒的扫描速度下，本发明第一实施例、第二实施例及第三实施 例提供的超级电容器的电压-比电流曲线图。图9是在10安/克的比电流下，本发明第一实施例、第二实施例及第三实施例提 供的超级电容器的充放电曲线图。图10是在30安/克的比电流下，本发明第一实施例、第二实施例及第三实施例提 供的超级电容器的循环次数-比电容量曲线图。主要元件符号说明
超级电容器10，20
第一电极101,201
第二电极102,202
隔膜105,205
电解液106,206
外壳107,207
碳纳米管复合结构110,210
碳纳米管结构112,212
碳纳米管1122,2122
纳米级金属氧化物颗粒114,21具体实施例方式
下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的超级电容器作进一步的详细说明。请参阅图1，本发明第一实施例提供一种超级电容器10，该超级电容器为平板型 结构，包括一第一电极101，一第二电极102，一隔膜105，一电解液106和一外壳107。所 述电解液106设置在所述外壳107内。所述第一电极101、第二电极102以及所述隔膜105 均设置于所述电解液106内。所述隔膜105设置在所述第一电极101和第二电极102之间， 并分别与所述第一电极101和第二电极102间隔设置。所述第一电极101为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构为层状或膜状结 构，其包括一碳纳米管结构及设置于该碳纳米管结构表面的纳米级颗粒。具体地，所述碳纳 米管结构是由若干碳纳米管组成的自支撑结构，所述纳米级颗粒设置于所述若干碳纳米管 的表面。所述碳纳米管复合结构包括多个微孔，该多个微孔是由所述碳纳米管结构中的若 干碳纳米管之间存在间隙而形成的，该微孔的尺寸不大于10微米，该多个微孔占有所述碳 纳米管结构的大部分体积。所述多个微孔的存在使得所述碳纳米管复合结构的比表面积比 较大，可以促进该超级电容器10的快速充放电，进而提高该超级电容器10的比电容量。所述碳纳米管结构是自支撑结构，即为碳纳米管结构不需要大面积的载体支撑， 而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身状态，也就是说，将该碳纳米管结 构置于(或固定于)间隔一定距离设置的两个支撑体上时，位于两个支撑体之间的碳纳米 管结构能够悬空保持自身状态。所述自支撑主要通过碳纳米管结构中存在连续的通过范德 华力首尾相连延伸排列的碳纳米管而实现。所述碳纳米管结构为一层状或膜状结构，其包括至少一碳纳米管膜，至少一碳纳 米管线状结构或其组合。当所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管膜时，该碳纳米管膜可以 基本平行无间隙共面设置或层叠设置。当所述碳纳米管结构仅包括一碳纳米管线状结构 时，该碳纳米管线状结构可以折叠或缠绕成一层状碳纳米管结构。当所述碳纳米管结构包 括多个碳纳米管线状结构时，该多个碳纳米管线状结构可以平行设置、交叉设置或编织成 一层状碳纳米管结构。当所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜及碳纳米管线状结构时，可以 将碳纳米管线状结构设置于碳纳米管膜的至少一个表面。由于该碳纳米管结构中的碳纳米 管具有很好的柔韧性，使得该碳纳米管结构具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状 而不易破裂。所述碳纳米管膜由若干碳纳米管组成，该碳纳米管膜中大多数碳纳米管的延伸方 向基本平行于该碳纳米管膜的表面。所述碳纳米管膜中的碳纳米管无序排列或有序排列。 所谓无序排列是指碳纳米管的排列方向无规则。所谓有序排列是指碳纳米管的排列方向有 规则。具体地，当碳纳米管结构包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕或者各向同 性排列；当碳纳米管结构包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向 择优取向排列。所谓“择优取向”是指所述碳纳米管结构中的大多数碳纳米管在一个方向 或几个方向上具有较大的取向几率；即，该碳纳米管结构中的大多数碳纳米管的轴向基本 沿同一方向或几个方向延伸。所述碳纳米管膜包括碳纳米管拉膜、碳纳米管碾压膜和碳纳 米管絮化膜。该碳纳米管结构中的碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管 中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0. 5纳米 50纳米，双壁碳纳米管的直径为 1. 0纳米 50纳米，多壁碳纳米管的直径为1. 5纳米 50纳米。所述碳纳米管的长度大于50微米。优选地，该碳纳米管的长度优选为200微米 900微米。所述碳纳米管拉膜是由若干碳纳米管组成的自支撑结构。所述若干碳纳米管沿同 一方向择优取向排列。该碳纳米管拉膜中大多数碳纳米管的整体延伸方向基本朝同一方 向。而且，所述大多数碳纳米管的整体延伸方向基本平行于碳纳米管拉膜的表面。进一步 地，所述碳纳米管拉膜中多数碳纳米管是通过范德华力首尾相连。具体地，所述碳纳米管拉 膜中基本朝同一方向延伸的大多数碳纳米管中每一碳纳米管与在延伸方向上相邻的碳纳 米管通过范德华力首尾相连。当然，所述碳纳米管拉膜中存在少数随机排列的碳纳米管，这 些碳纳米管不会对碳纳米管拉膜中大多数碳纳米管的整体取向排列构成明显影响。所述碳 纳米管拉膜不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持 自身膜状状态，即将该碳纳米管膜置于(或固定于)间隔一定距离设置的两个支撑体上时， 位于两个支撑体之间的碳纳米管膜能够悬空保持自身膜状状态。具体地，所述碳纳米管拉膜中基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管，并非绝对的 直线状，可以适当的弯曲；或者并非完全按照延伸方向上排列，可以适当的偏离延伸方向。 因此，不能排除碳纳米管拉膜的基本朝同一方向延伸的多数碳纳米管中并列的碳纳米管之 间可能存在部分接触。具体地，所述碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。该多个碳 纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行的碳纳米管，该 多个相互平行的碳纳米管通过范德华力紧密结合。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、 均勻性及形状。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管沿同一方向择优取向排列。该碳纳米管拉膜中的碳纳米管之间形成多个微孔，该多个微孔占据该碳纳米管拉 膜的大部分体积，如，微孔的体积可以达到碳纳米管拉膜体积的70%。所述碳纳米管拉膜 可通过从碳纳米管阵列直接拉取获得。单层碳纳米管拉膜的厚度可为0. 5纳米-100微米。 可以理解，通过将多个碳纳米管拉膜平行且无间隙共面铺设或/和层叠铺设，可以制备不 同面积与厚度的碳纳米管结构。当碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管拉膜时，相 邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角α，0° < α <90°。所述碳纳米 管拉膜的结构及其制备方法请参见2008年8月13日公开的，公开号为101239712Α的中国 发明专利申请公开说明书。所述碳纳米管碾压膜包括均勻分布的多个碳纳米管，该多个碳纳米管无序、沿同 一方向或不同方向择优取向排列，该多个碳纳米管的轴向沿同一方向或不同方向延伸。所 述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管相互部分交叠，并通过范德华力相互吸引，紧密结合，从而 形成一自支撑结构。另外，所述碳纳米管碾压膜越厚，越有利于其具有自支撑功能，如碳纳 米管碾压膜的厚度大于1微米时，就具有良好的自支撑功能。所述碳纳米管碾压膜可通过 碾压一碳纳米管阵列获得。该碳纳米管阵列形成在一基底表面，所制备的碳纳米管碾压膜 中的碳纳米管与该碳纳米管阵列的基底的表面成一夹角β，其中，β大于等于0度且小于 等于15度(0° < β <15° )。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管的轴向基本平 行于该碳纳米管碾压膜的表面。依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具 有不同的排列形式。所述碳纳米管碾压膜的面积和厚度不限，可根据实际需要选择。所述 碳纳米管碾压膜的面积与碳纳米管阵列的尺寸基本相同。所述碳纳米管碾压膜厚度与碳纳 米管阵列的高度以及碾压的压力有关，可为1微米 1毫米。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见2008年12月3日公开的，公开号为CN101314464A的中国发明专利申请公开 说明书。所述碳纳米管絮化膜包括相互缠绕的碳纳米管，该碳纳米管长度可大于10厘米。 所述碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，形成网络状结构，以形成一自支撑的碳纳 米管絮化膜。另外，所述碳纳米管絮化膜越厚，越有利于其具有自支撑功能，如碳纳米管絮 化膜的厚度大于1微米时，就具有良好的自支撑功能。所述碳纳米管絮化膜各向同性。所 述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管为均勻分布，无规则排列，形成大量的微孔结构。可以理 解，所述碳纳米管絮化膜的长度、宽度和厚度不限，可根据实际需要选择。所述碳纳米管絮 化膜的厚度为1微米 1毫米，优选为100微米。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参 见2008年10月15日公开的，公开号为CN101284662A的中国发明专利申请公开说明书。所述碳纳米管线状结构包括至少一个碳纳米管线，该碳纳米管线可为一非扭转的 碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。所述非扭转的碳纳米管线由若干碳纳米管组成，该若干碳纳米管的轴向基本沿平 行于该非扭转的碳纳米管线轴向方向延伸。非扭转的碳纳米管线可通过将碳纳米管拉膜通 过有机溶剂处理得到。具体地，该碳纳米管拉膜包括多个连续且定向排列的碳纳米管片段。 该多个碳纳米管片段通过范德华力首尾相连。每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过 范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均勻性及形状。该 非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0. 5纳米-1毫米。具体地，可将有机溶剂浸润所述碳 纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉 膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非 扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿， 本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳 米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。所述扭转的碳纳米管线由若干碳纳米管组成，该若干碳纳米管的轴向绕该扭转的 碳纳米管线的轴向方向螺旋延伸。该碳纳米管线可采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端 沿相反方向扭转获得。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在 挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳 纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。所述碳纳米管线及其制备方法请参见2008年8月20日公告的，公告号 为CN100411979C的中国发明专利说明书；以及2009年6月17日公告的，公告号为 CN100500556C的中国发明专利说明书。当所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线时，该多个碳纳米管线平行设置组 成一束状结构或该多个碳纳米管线相互扭转组成一绞线结构。另外，所述碳纳米管线中相 邻碳纳米管间存在间隙，故该碳纳米管线状结构具有大量微孔，且微孔的孔径约小于10微 米。所述纳米级颗粒设置于所述若干碳纳米管的表面。具体地，所述纳米级颗粒可以 间隔地形成于每一个碳纳米管的表面；也可以连续地设置于每一个碳纳米管的表面以形成 一层，并包覆于碳纳米管的表面。所述纳米级颗粒能够促进所述超级电容器10的快速充放 电，进而提高该超级电容器10的电容。所述纳米级颗粒不与所述电解液106发生化学反应；优选地，该纳米级颗粒为纳米级金属氧化物颗粒、纳米级金属颗粒或两者的组合物。所 述纳米级金属氧化物颗粒为二氧化锰颗粒(MnO2)、四氧化三钴颗粒(Co3O4)、一氧化镍颗粒 (NiO)、氧化钌颗粒(RuO2)及氧化铱颗粒(IrO2)中的一种或几种。所述纳米级金属颗粒为 铜颗粒、镍颗粒、金颗粒、银颗粒、钯颗粒、钌颗粒、钼及铑颗粒中的一种或几种。所述纳米级 颗粒的大小范围为1纳米-100纳米；优选地，所述纳米级颗粒的范围为1纳米-50纳米。 所述纳米级颗粒在所述碳纳米管复合结构中的质量百分含量大于0且小于100%，优选地， 所述纳米级金属颗粒在所述碳纳米管复合结构中的质量百分含量大于50%且小于70%。请参阅图2至图4，本实施例中，所述第一电极101为碳纳米管复合结构110。所述 碳纳米管复合结构110由二十层层叠设置的碳纳米管拉膜112组成的一碳纳米管结构及设 置于该碳纳米管结构表面的纳米级金属氧化物颗粒114组成。每一层碳纳米管拉膜112由 若干碳纳米管1122组成，且相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管1122的轴向之间的夹角为 90°。该二十层层叠设置的碳纳米管拉膜112的厚度大约500纳米，其表面密度大约为27 微克/平方厘米，其方块电阻为50欧。所述纳米级金属氧化物颗粒114为MnA颗粒，MnO2 颗粒间隔分布于每一个碳纳米管1122的表面，且在该碳纳米管复合结构110中的质量百分 含量大约为62% ；该MnO2颗粒的大小约为5纳米。因此，该碳纳米管复合结构110为一碳 纳米管/ !! 复合结构。所述第二电极102的材料与第一电极101的材料可以相同，也可以为其他的电极 材料，如活性炭、过渡金属氧化物等。本实施例中，所述第二电极102的材料与第一电极101 的材料相同，均为碳纳米管复合结构110。由于碳纳米管复合结构110具有自支撑的特点，所 以其作为电极应用到该超级电容器10时，不需要另外的集电体，其自身就可以作为集电体。所述隔膜105为玻璃纤维或者聚合物膜，其允许所述电解液106中的电解质离子 流通而阻止所述第一电极101和第二电极102相接触。所述电解液106为氢氧化纳水溶液、氢氧化钾水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液、 硫酸钠水溶液、硫酸钾水溶液、高氯酸锂的碳酸丙烯酯溶液、四氟硼酸四乙基铵的碳酸丙烯 酯溶液，或以上任意组合的混合液。本实施例中，所述电解液106为0. 5摩尔/升的硫酸钠 溶液。所述外壳107为玻璃外壳或者不锈钢外壳。本实施例中，所述外壳107为玻璃。可以理解，该超级电容器的结构类型不限，还可以是硬币型电容器或者绕卷型溶 剂电容器。对本实施例提供的超级电容器10进行工作电性能测试，请参阅图8-10，结果表 明本实施例中的超级电容器10具有较高充放电效率和比电容量，较好的稳定性，及良好 的循环充放电性能。其中，该超级电容器10在10安/克电流的情况下，其充放电时间大于 120秒；平均质量比电容量大约为508法/克，体积比电容量大约为800法/立方厘米。当 该超级电容器10经过2500次循环后，其比电容量的损失不超过4. 5%。经过计算，该超级 电容器10的能量密度大约为30瓦·小时/千克，功率密度大约为110千瓦/千克。请参阅图5，本发明第二实施例提供一种超级电容器20，该超级电容器20的结构 与第一实施例提供的超级电容器10的结构基本相同。该超级电容器20也为平板型超级电 容器，其包括一第一电极201，一第二电极202，一隔膜205，一电解液206和一外壳207。 所述超级电容器20与所述超级电容器10的不同之处在于所述第一电极201及第二电极202的材料与第一实施例中的第一电极101及第二电极102的材料不同，所述电解液206为 1摩尔/升的氢氧化钾溶液。所述第一电极201及第二电极202均为碳纳米管复合结构210，该碳纳米管复合结 构210具体请参阅图6及图7，所述碳纳米管复合结构210由二十层碳纳米管拉膜212组 成的一碳纳米管结构及设置于该碳纳米管结构表面的纳米级金属氧化物颗粒214组成。每 个碳纳米管拉膜212由若干碳纳米管2122组成。所述碳纳米管结构的具体结构与第一实 施例中的碳纳米管复合结构110中的碳纳米管结构相同。所述纳米级金属氧化物颗粒214 为Co3O4颗粒，Co3O4颗粒间隔设置于每一个碳纳米管2122的表面，且在该碳纳米管复合结 构210中的质量百分含量大约为，该Co3O4颗粒的尺寸大小约为10纳米。因此，该碳 纳米管复合结构210为一碳纳米管/Co3O4复合结构。对本实施例提供的超级电容器20进行工作性能测试，请参阅图8-10。该超级电容 器20在10安/克电流的情况下，其充放电时间大于45秒；该超级电容器20的瞬间比电容 量比较高超过1100法/克。当该超级电容器20经过2500次循环后，其比电容量的损失不 超过4. 5% ；因此，该超级电容器20的稳定性比较好。经过计算该超级电容器20的平均 质量比电容量大约为302法/克，体积比电容量大约为470法/立方厘米。本发明第三实施例也提供一超级电容器，该超级电容器与第二实施例提供的超级 电容器20基本相同。不同之处在于，该第三实施例提供的超级电容器中的第一电极及第二 电极的材料与第二实施例的超级电容器20中的第一电极201及第二电极202的材料不同。 该第三实施例中的第一电极及第二电极的材料为碳纳米管/NiO复合结构。该碳纳米管/ NiO复合结构与第二实施例中的碳纳米管复合结构210相似；不同之处在于，该碳纳米管/ NiO复合结构中的纳米级金属氧化物颗粒与碳纳米管复合结构210中的纳米级金属氧化物 颗粒214不同。本实施例中的纳米级金属氧化物颗粒为NiO颗粒，NiO颗粒在该碳纳米管/ MO复合结构中的质量百分含量大约为51%。对采用该碳纳米管/NiO复合结构的超级电 容器进行工作性能测试，请参阅图8-10。该第三实施例提供的超级电容器在10安/克电流 的情况下，其充放电时间大于30秒；其瞬间质量比电容量比较高超过1500法/克。当该超 级电容器经过2500次循环后，其比电容量的损失也不超过4. 5%，故其稳定性比较好。经过 计算该第三实施例提供的超级电容器的平均质量比电容量大约为336法/克，体积比电容 量大约为530法/立方厘米。本发明实施例提供的超级电容器具有以下优点第一，所述超级电容器的电极由 于采用具有自支撑功能的碳纳米管复合结构，所以不需要另外的集电体，该碳纳米管复合 结构本身就可以作为集电体，从而简化了超级电容器的结构。且该碳纳米管复合结构的质 量要小于金属集电体的质量，因此采用该碳纳米管复合结构的超级电容器具有较高的总能 量密度及总功率密度，尤其是采用碳纳米管/MnA复合结构的超级电容器。第二，所述碳纳 米管复合结构包括大量微孔，该大量微孔的存在增大了该碳纳米管复合结构的比表面积， 使得所述电解液与该碳纳米管复合结构充分接触，从而可以促进超级电容器快速充放电， 进而提高超级电容器的电容量。第三，本发明实施例提供的超级电容器经过2500次循环 后，其比电容量的损失也不超过4.5%，实验证明，该超级电容器的稳定性比较好。另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，这些依据本发明精神 所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
1.一种超级电容器，其包括一第一电极；一第二电极，该第二电极与所述第一电极间隔设置；一隔膜，该隔膜设置在所述第一电极与第二电极之间；以及一电解液，所述第一电极、第二电极及隔膜均设置在该电解液中，其特征在于，所述第 一电极为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构为一自支撑结构，且包括一碳纳米管 结构及设置于该碳纳米管结构表面的纳米级颗粒。
2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管结构由若干碳纳米管 组成，所述纳米级颗粒设置于该若干碳纳米管的表面。
3.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管复合结构具有多个微孔。
4.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述纳米级颗粒为纳米级金属氧化 物颗粒、纳米级金属颗粒或其组合物。
5.如权利要求4所述的超级电容器，其特征在于，所述纳米级金属氧化物颗粒为二氧 化锰颗粒、四氧化三钴颗粒、一氧化镍颗粒、氧化钌颗粒及氧化铱颗粒中的一种或其任意组 合物。
6.如权利要求4所述的超级电容器，其特征在于，所述纳米级金属颗粒为铜颗粒、镍颗 粒、金颗粒、银颗粒、钯颗粒、钌颗粒、钼及铑颗粒中的一种或其任意组合物。
7.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管结构为至少一个碳纳 米管膜、至少一个碳纳米管线状结构或其组合。
8.如权利要求7所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米 管膜，该多个碳纳米管膜基本平行无间隙共面设置或层叠设置。
9.如权利要求7或8所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管膜由若干碳纳米管 组成，该碳纳米管膜中大多数碳纳米管的延伸方向平行于该碳纳米管膜的表面。
10.如权利要求9所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管膜中大多数碳纳米管 与在延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。
11.如权利要求9所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管膜包括均勻分布的多 个碳纳米管，该多个碳纳米管无序、沿同一方向或不同方向择优取向排列。
12.如权利要求9所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管膜包括通过范德华力 相互缠绕的碳纳米管。
13.如权利要求7所述的超级电容器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至少一 碳纳米管线，该至少一碳纳米管线由若干碳纳米管组成，该若干碳纳米管的轴向基本沿平 行于该碳纳米管线的轴向方向延伸或绕该碳纳米管线的轴向方向螺旋延伸。
全文摘要
本发明涉及一种超级电容器，其包括一第一电极；一第二电极，该第二电极与所述第一电极间隔设置；一隔膜，该隔膜设置在所述第一电极与第二电极之间；以及一电解液，所述第一电极、第二电极及隔膜均设置在该电解液中，其中，所述第一电极为一碳纳米管复合结构，该碳纳米管复合结构为一自支撑结构，且包括一碳纳米管结构及设置于该碳纳米管结构表面的纳米级颗粒。
文档编号H01G9/058GK102103935SQ20091018914
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者刘锴, 刘长洪, 周睿风, 姜开利, 孟垂舟, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司