专利名称：一种超级电容器及其电解液的制备方法
技术领域：
本发明属于化学电源技术领域，具体为一种超级电容器及其电解液的制备方法。
背景技术：
超级电容器作为一种绿色储能器件，与电池相比，具有很高的功率密度，超长的循环次数等特点。但其自身较低的能量密度限制了其进一步的应用。目前常用的超级电容器其电解液分为两种，水系和有机系。目前水系超级电容器比电容较高，内阻较低，循环性能较好，但是受水本身分解电压的限制，导致其工作电压比较低，一般为IV左右。有机系超级电容器工作电压较高，一般高于2. 5V以上，但由于其本身采用有机物质作为电解液溶质，导致其内阻很高，降低了其比电容，进而影响其整体的性能。石墨烯作为一种新型的碳材料，具有很多优异的物理化学特性。其中超大的比表面积、极佳的导电性能使其非常有希望应用于绿色储能领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前的有机系超级电容器其电解液内阻较高，比容
量较低。本发明解决其技术问题的技术方案—种超级电容器，该超级电容器包括阳极、电解液、隔膜、电解液、阴极，在电解液中掺入不同质量的石墨烯，构成复合电解液。一种超级电容器的复合电解液的制备方法，该制备方法包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以四乙基四氟硼酸铵、四氟硼酸锂或高氯酸锂作为溶质，碳酸丙烯酯或乙腈作为溶剂，配制成浓度为0. 5 1. 5mol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0. 1 lmg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度100 lOOOPa，静置12 Mh，制成超级电容器所述的复合电解液。本发明和已有技术相比所具有的有益效果本发明中的电解液的溶质采用一些季铵盐类或锂盐类，如四乙基四氟硼酸铵 (C8H2tlBF4N),四氟硼酸锂(LiBF4),高氯酸锂(LiClO4)；溶剂为有机溶剂，如碳酸丙烯酯 (PC)，乙腈(AN)，然后在上述溶液中掺入石墨烯。掺杂以后的电解液与传统有机系电解液相比内阻显著降低，同时该有机系超级电容器具有更高的能量密度和功率密度，显示出良好的循环特性。
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图1氧化还原法制备的石墨烯的SEM图，分辨率为10 μ m。图2氧化还原法制备的石墨烯的SEM图，分辨率为2 μ m。图3超级电容器的构造示意图。
具体实施例方式一种超级电容器，该超级电容器包括阳极、电解液、隔膜、电解液、阴极。在电解液中掺入不同质量的石墨烯，构成复合电解液。复合电解液制备方法之一，包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以四乙基四氟硼酸铵作为溶质，碳酸丙烯酯为溶剂，配制成浓度为lmol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0. lmg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度500Pa，静置Mh，制成超级电容器所述的复合电解液。复合电解液制备方法之二，包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以四氟硼酸锂作为溶质，碳酸丙烯酯乙腈作为溶剂，配制成浓度为0. 5mol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0. 5mg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度lOOPa，静置12h，制成超级电容器所述的复合电解液。复合电解液制备方法之三，包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以高氯酸锂作为溶质，碳酸丙烯酯作为溶剂，配制成浓度为1.5mol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为lmg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度lOOOPa，静置Mh，制成超级电容器所述的复合电解液。复合电解液制备方法之四，包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以四乙基四氟硼酸铵作为溶质，乙腈作为溶剂，配制成浓度为lmol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0. 5mg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度500Pa，静置Mh，制成超级电容器所述的复合电解液。
本发明中提及的石墨烯的制备方法包括以下步骤步骤一 5g鳞片石墨与115ml浓硫酸混合搅拌0. 5h ；步骤二冰浴条件下，向步骤一的反应液中缓慢加入15gKMn04，升温至15摄氏度，搅拌0. 5h ；继续升温至35摄氏度2h ；步骤三向步骤二的反应液中缓慢滴加200ml去离子水，0. 5h后加入过量H2A至溶液呈亮黄色，过滤并将滤液用5% HCL和去离子水洗至中性，冻干制备成氧化石墨烯；步骤四将步骤三中的氧化石墨烯在500摄氏度条件下，通入H2还原成为石墨烯。本发明中提及的超级电容器的构建方法包括以下步骤步骤一以活性炭作为电极的活性物质，与炭黑(导电剂)、聚四氟乙烯(粘合剂) 以90 5 5的比例混合均勻，涂敷压制在泡沫镍上，真空条件下烘干备用；步骤二秤取不同的溶质与溶剂制备电解液；步骤三将步骤一所得电极片浸入步骤二所得电解液中Mh。步骤四以聚丙烯材料为隔膜，将步骤三所得的电极片在真空手套箱中组合成超级电容器。
权利要求
1.一种超级电容器，该超级电容器包括阳极、电解液、隔膜、电解液、阴极，其特征在于在电解液中掺入不同质量的石墨烯，构成复合电解液。
2.一种超级电容器的复合电解液的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤步骤一配制前驱溶液以四乙基四氟硼酸铵、四氟硼酸锂或高氯酸锂作为溶质，碳酸丙烯酯或乙腈作为溶剂， 配制成浓度为0. 5 1. 5mol/L的前驱溶液；步骤二在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0. 1 lmg/ml的混合液；步骤三真空处理将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度100 lOOOPa，静置12 Mh，制成超级电容器所述的复合电解液。
全文摘要
一种超级电容器及其电解液的制备方法，属于化学电源技术领域。解决了传统有机系电解液内阻较高的问题，同时该超级电容器具有更高的能量密度和功率密度，显示出良好的循环特性。该超级电容器包括阳极、电解液、隔膜、电解液、阴极，在电解液中掺入不同质量的石墨烯，构成复合电解液。超级电容器的复合电解液的制备方法包括步骤一，以四乙基四氟硼酸铵、四氟硼酸锂或高氯酸锂作为溶质，碳酸丙烯酯或乙腈作为溶剂，配制成浓度为0.5～1.5mol/L的前驱溶液；步骤二，在前驱溶液中加入石墨烯，配制成质量浓度为0.1～1mg/ml的混合液；步骤三，将步骤二制备的混合液放置于真空干燥箱中，真空度100～1000Pa，静置12～24h，制成超级电容器所述的复合电解液。
文档编号H01G9/145GK102426921SQ201110457689
公开日2012年4月25日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者何大伟, 卓祖亮, 吴洪鹏, 王永生, 许海腾 申请人:北京交通大学