基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置制造方法
【专利摘要】基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置，涉及一种超级电容器装置。是要解决现有的基于石墨烯薄膜-碳纳米管阵列复合电极的超级电容器的碳纳米管根部容易断裂，力学性能较差的问题。该装置包括第一超级电容器单元、第二超级电容器单元和外壳，第一超级电容器单元包括集电极A、集电极C、石墨烯-碳纳米管复合材料电极和隔膜A，第二超级电容器单元包括集电极B、集电极C、石墨烯-碳纳米管复合材料电极和隔膜B，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元共用集电极C，所述石墨烯-碳纳米管复合材料电极包括基底和梳齿，基底和梳齿为一体结构。本实用新型既增强了电极的力学性能，又可提高电荷的存储能力。用于电容器领域。
【专利说明】基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超级电容器装置。
【背景技术】
[0002]超级电容器是具有高比能量和高比功率的新型储能器件，与传统电容器相比在瞬间大电流充放电、工作温度范围宽和无污染等方面优势明显，因此，被广泛应用于航空航天、新能源汽车和生物传感技术等众多领域。超级电容器中，电极材料是关键，其主要性能指标，常用的电极材料有多孔碳材料、金属氧化物和导电聚合物，目前多孔碳材料的研宄最为成熟。随着碳材料多孔结构的尺寸的降低，超级电容器电极的比表面积和双电层电量有了更尚的提升。
[0003]现有的基于石墨烯薄膜-碳纳米管阵列复合电极的超级电容器由于具有碳纳米管阵列，有效提高了复合电极与电解液比表面积，提高了复合电极的电荷吸附能力。但是由于碳纳米管阵列是生长在石墨烯薄膜表面的，因此根部容易断裂，力学性能较差。
实用新型内容
[0004]本实用新型是要解决现有的基于石墨烯薄膜-碳纳米管阵列复合电极的超级电容器的碳纳米管根部容易断裂，力学性能较差的问题，提供一种基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置。
[0005]本实用新型基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置包括第一超级电容器单元、第二超级电容器单元和外壳，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元外侧设置外壳，第一超级电容器单元包括集电极A、集电极C、石墨烯-碳纳米管复合材料电极和隔膜A，集电极A和集电极C对称设置于第一超级电容器单元两端，集电极A和集电极C的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极，第一超级电容器单元中间设置有隔膜A，隔膜A将第一超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第二超级电容器单元包括集电极B、集电极C、石墨烯-碳纳米管复合材料电极和隔膜B，集电极B和集电极C对称设置于第二超级电容器单元两端，集电极B和集电极C的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极，第二超级电容器单元中间设置有隔膜B，隔膜B将第二超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元共用集电极C，所述石墨烯-碳纳米管复合材料电极包括基底和梳齿，基底和梳齿为一体结构。
[0006]本实用新型的原理:
[0007]电解液提供电荷，充电时，将外加电源接入集电极，在石墨烯-碳纳米管复合材料与电解液界面处出现稳定的符号相反的双层电荷，一个电极的电位升高，一个电极的电位下降，将电荷存储于超级电容器中；放电时，负载与集电极连接，石墨烯-碳纳米管复合材料与电解液界面处电荷通过外围负载电路释放，并使两个极板电位恢复平衡。
[0008]本实用新型的有益效果:
[0009]本实用新型采用并联“叉指”结构，利用三电极的链接方法将超级电容器设计成并联，提高超级电容器的功率特性。本实用新型采用石墨烯-碳纳米管复合材料作为电极，其表面梳齿结构由刻蚀的方法获得，石墨烯-碳纳米管复合材料为一体结构，梳齿根部牢固，不易断裂，既可以有效的提高电极与电解液比表面积，又提高了碳电极的机械强度，既增强了电极的力学性能，又可提尚电荷的存储能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型超级电容器装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011 ] 本实用新型技术方案不局限于以下所列举【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】间的任意组合。
[0012]【具体实施方式】一:结合图1说明本实施方式，本实施方式基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置包括第一超级电容器单元、第二超级电容器单元和外壳3，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元外侧设置外壳3，第一超级电容器单元包括集电极A4、集电极C5、石墨烯-碳纳米管复合材料电极6和隔膜A7，集电极A4和集电极C5对称设置于第一超级电容器单元两端，集电极A4和集电极C5的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极6，第一超级电容器单元中间设置有隔膜A7，隔膜A7将第一超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第二超级电容器单元包括集电极B8、集电极C5、石墨烯-碳纳米管复合材料电极6和隔膜B9，集电极B8和集电极C5对称设置于第二超级电容器单元两端，集电极B8和集电极C5的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极6，第二超级电容器单元中间设置有隔膜B9，隔膜B9将第二超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元共用集电极C5，所述石墨烯-碳纳米管复合材料电极6包括基底和梳齿，基底和梳齿为一体结构。
[0013]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:集电极A4和集电极B8通过第一电极引线10连接，集电极C5与第二电极引线11连接。其它与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:石墨烯-碳纳米管复合材料电极6的梳齿部分与腔室内的电解液接触。其它与【具体实施方式】一或二相同。
【权利要求】
1.基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置，其特征在于该超级电容器装置包括第一超级电容器单元、第二超级电容器单元和外壳(3)，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元外侧设置外壳(3)，第一超级电容器单元包括集电极A (4)、集电极C (5)、石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)和隔膜A (7)，集电极A (4)和集电极C (5)对称设置于第一超级电容器单元两端，集电极A(4)和集电极C(5)的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)，第一超级电容器单元中间设置有隔膜A(7)，隔膜A(7)将第一超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第二超级电容器单元包括集电极B (8)、集电极C (5)、石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)和隔膜B (9)，集电极B (8)和集电极C (5)对称设置于第二超级电容器单元两端，集电极B(S)和集电极C(5)的表面分别设有石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)，第二超级电容器单元中间设置有隔膜B(9)，隔膜B(9)将第二超级电容器单元分隔成两个腔室，每个腔室内都装有电解液，第一超级电容器单元和第二超级电容器单元共用集电极C(5)，所述石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)包括基底和梳齿，基底和梳齿为一体结构。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置，其特征在于集电极A(4)和集电极B(8)通过第一电极引线(10)连接，集电极C(5)与第二电极引线(11)连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于石墨烯-碳纳米管复合材料的超级电容器装置，其特征在于石墨烯-碳纳米管复合材料电极(6)的梳齿部分与腔室内的电解液接触。
【文档编号】H01G11/10GK204230060SQ201420805725
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】王振华, 邵晶, 乔文静, 李冰, 金东强, 李佳林 申请人:哈尔滨理工大学