一种超级电容电池及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超级电容电池及其制备方法，包括正电极、负电极、隔膜和电解质；正电极或负电极中的至少一者是采用集流体表面负载复合电极活性材料构成；电解质是含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液；复合电极活性材料是由双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料按照1:1～9的质量比混合而成；双电层电容器电极材料为碳材料；赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种。本发明不仅具有高比容量、高比能量、高循环稳定性、高倍率性能、高安全性等优点，而且扩大了工作电压范围，大幅提高了能量密度，简化了制备工艺，因此可广泛用于电子通信、交通运输、能量存储等领域。
【专利说明】
一种超级电容电池及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及超级电容电池领域，尤其涉及一种超级电容电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]超级电容电池是一种介于电池和传统电容器之间的电化学储能装置，它比电池具有更强的功率密度，又比传统电容器具有更高的比容量。在使用过程中，超级电容电池既可以持续的储存能量，又可以快速的将能量放出。因此超级电容电池在移动通讯、消费电子、电动交通工具、航空航天等领域都具有很大的潜在应用价值。
[0003]在现有技术中，超级电容电池大多是以碳基材料或导电高分子与碳基材料的复合材料作为电极，并且以卤素化合物溶液或苯酚类化合物溶液作为电解质。但是这种结构的超级电容电池只能在非常窄的工作电压范围内工作，而且能量密度很难提高，这使得超级电容电池的实用性大大幅降低。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种超级电容电池及其制备方法，不仅具有高比容量、高比能量、高循环稳定性、高倍率性能、高安全性等优点，而且扩大了超级电容电池的工作电压范围，大幅度提高了能量密度，简化了制备工艺，因此可以广泛应用于电子通信、交通运输、能量存储等领域。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]—种超级电容电池，包括正电极、负电极、隔膜和电解质；正电极或负电极中的至少一者是采用集流体表面负载复合电极活性材料构成;所述的电解质是含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液;其中，复合电极活性材料是由双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料按照双电层电容器电极材料:赝电容器电极材料= 1:1?9的质量比混合而成；双电层电容器电极材料为碳材料;赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种。
[0007]优选地，所述的碳材料采用石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳纤维、碳凝胶、活性炭、经化学功能基团功能化的石墨、经化学功能基团功能化的石墨烯、经化学功能基团功能化的碳纳米管、经化学功能基团功能化的软碳、经化学功能基团功能化的硬碳、经化学功能基团功能化的碳纤维、经化学功能基团功能化的碳凝胶、经化学功能基团功能化的活性炭中的一种或几种。
[0008]优选地，所述的苯酚类化合物为苯酚及其衍生物中的一种或几种。
[0009]优选地，在含卤素和苯酚类化合物的有机溶液中，有机溶液的溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种。
[0010]优选地，所述的集流体是采用铜、铝、镍、铅、不锈钢、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳凝胶、碳纤维、活性炭、导电聚合物中的一种或几种材料制成的片状、网状或块状的固体。
[0011]优选地，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯复合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯复合膜、纸隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜中一种或几种。
[0012]—种超级电容电池的制备方法，包括如下步骤:
[0013]步骤1:将双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料、粘结剂混合，并将混合后的浆料负载到集流体表面，从而制得复合电极;其中，双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料的质量比为1:1?9;所述的双电层电容器电极材料为碳材料;所述的赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种；
[0014]步骤2:将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用叠片方式或绕卷方式组装成上述技术方案中所述的超级电容电池;正电极或负电极中的至少一者是采用步骤I制得的复合电极;电解质是采用含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液。
[0015]优选地，在含卤素和苯酚类化合物的有机溶液中，有机溶液的溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种。
[0016]优选地，所述的集流体是采用铜、铝、镍、铅、不锈钢、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳凝胶、碳纤维、活性炭、导电聚合物中的一种或几种材料制成的片状、网状或块状的固体。
[0017]优选地，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯复合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯复合膜、纸隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜中一种或几种。
[0018]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的超级电容电池采用双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料的混合物作为超级电容电池的电极活性物质，并采用含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液作为超级电容电池的电解质，由于卤素电解质一般在正工作电压范围内使用，而苯酚类化合物电解质一般在负工作电压范围内使用，因此本发明所提供的超级电容电池不仅扩大了工作电压范围、大幅提高了能量密度，而且具有高比容量、高比能量、高循环稳定性、高倍率性能、高安全性、制备工艺简单等优点，从而能够广泛应用于电子通信、交通运输、能量存储等领域。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0020]图1为本发明实施例所提供的超级电容电池的结构示意图。
[0021]图2为本发明实施例10所制备的超级电容电池在0.85A/g电流密度下的恒电流放电曲线示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0023]下面对本发明所提供的超级电容电池及其制备方法进行详细描述。
[0024]如图1所示，一种超级电容电池，其具体结构包括正电极1、负电极2、隔膜3和电解质4;隔膜3设置于正电极I和负电极2之间，而电解质4设于正电极I与隔膜3之间及负电极2与隔膜3之间；正电极或负电极中的至少一者是采用集流体表面负载复合电极活性材料构成;所述的电解质是含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液。
[0025]其中，该超级电容电池的各部件具体可以包括以下实施方案:
[0026](I)所述的复合电极活性材料是由双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料按照双电层电容器电极材料:赝电容器电极材料=1:1?9的质量比混合而成。所述的双电层电容器电极材料为碳材料，例如:所述的碳材料可以采用石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳纤维、碳凝胶、活性炭、经化学功能基团功能化的石墨、经化学功能基团功能化的石墨烯、经化学功能基团功能化的碳纳米管、经化学功能基团功能化的软碳、经化学功能基团功能化的硬碳、经化学功能基团功能化的碳纤维、经化学功能基团功能化的碳凝胶、经化学功能基团功能化的活性炭中的一种或几种。所述的赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种，例如:可以采用磺化聚苯胺、硝化聚苯胺、氮掺杂磺化聚苯胺、氮掺杂聚苯胺、2-甲氧基聚苯胺、2-巯基聚苯胺、对氨基苯甲醛接枝聚苯胺、2-氨基苯甲醛接枝聚苯胺。
[0027](2)在含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液中，所述卤素可以为氟元素、氯元素、溴元素、碘元素中的一种或几种，所述苯酚类化合物可以为苯酚及其衍生物中的一种或几种。在含卤素和苯酚类化合物的水溶液中，pH值最好为I?14。在含卤素和苯酚类化合物的有机溶液中，有机溶液的溶剂可以为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种。
[0028](3)所述的集流体可以是采用铜、铝、镍、铅、不锈钢、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳凝胶、碳纤维、活性炭、导电聚合物中的一种或几种材料制成的片状(例如:箔片状)、网状或块状的固体。
[0029](4)所述的隔膜可以采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯复合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯复合膜、纸隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜中一种或几种。
[0030]具体地，该超级电容电池可以采用以下步骤制备而成:
[0031]步骤1:将双电层电容器电极材料(该双电层电容器电极材料既作为电极活性材料，也作为导电剂)与赝电容器电极材料、粘结剂(所述粘结剂可以采用现有技术中的聚丙烯酰胺、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯及聚丙烯酸酯类聚合物等)混合，并将混合后的浆料负载到集流体表面，从而制得复合电极。其中，双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料的质量比为1:1?9;所述的双电层电容器电极材料为碳材料;所述的赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种。所述粘结剂的用量占双电层电容器电极材料、赝电容器电极材料和粘结剂三者总重量0.1?20%。在实际应用中，将混合后的浆料负载到集流体表面最好是将所述混合后的浆料通过浸渍、电沉积、喷涂、涂布、印刷、打印等手段中的一种或几种设置到集流体表面。
[0032]步骤2:将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的上述技术方案中所述的超级电容电池。其中，正电极或负电极中的至少一者是采用步骤I制得的复合电极，即所述复合电极可以同时作为正电极和负电极使用，也可单独作为正电极或负电极使用。电解质是采用含卤素和苯酚类化合物的水溶液或有机溶液。
[0033]本发明所提供的超级电容电池的优点在于:本发明不仅具有高比容量(>4000F/g)、高比能量、高循环稳定性、高倍率性能、高安全性等优点，而且扩大了超级电容电池的工作电压范围，大幅度提高了能量密度，简化了制备工艺，因此可以广泛应用于电子通信、交通运输、能量存储等多种领域。
[0034]为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的超级电容电池及其制备方法进行详细描述。
[0035]实施例1
[0036]将活性炭(作为双电层电容器电极材料)、磺化聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚四氟乙烯(作为粘结剂)按照1:8:1的质量比均匀混合并以水制成浆料，然后将此浆料涂布在铜箔(作为集流体)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钠、硫酸和苯酚溶于水中制成质量分数为1 %、pH值为0.1的溴化钠水溶液。米用实施例1中制得的复合电极作为超级电容电池的正极和负极，米用实施例1中制得的溴化钠水溶液作为超级电容电池的电解质，采用现有技术中的纸隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0037]实施例2
[0038]将石墨烯(作为双电层电容器电极材料)、硝化聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚四氟乙烯(作为粘结剂)按照1:8:1的质量比均匀混合并以水制成浆料，然后将此浆料喷涂在铜箔(作为集流体)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将氟化钠、盐酸和三氯苯酚溶于水中制成质量分数为10%、pH值为0.1的氟化钠水溶液。采用实施例2中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用石墨作为超级电容电池的负极，采用实施例2中制得的氟化钠水溶液作为超级电容电池的电解质，采用现有技术中的纸隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0039]实施例3
[0040]将碳纳米管(作为双电层电容器电极材料)、氮掺杂磺化聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照2:7:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料喷涂在不锈钢网(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将碘化钠、乙酸和对苯二酚溶于二甲基甲酰胺中制成碘化钠质量分数为10%、乙酸质量分数为1%的二甲基甲酰胺溶液。采用此二甲基甲酰胺溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例3中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用硬碳作为超级电容电池的负极，采用现有技术中的聚乙烯微孔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0041 ] 实施例4
[0042]将碳纳米管(作为双电层电容器电极材料)、氮掺杂聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照2:7:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料喷涂在不锈钢网(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将碘化钠、丙酸和3-甲基对苯二酚溶于二甲基亚砜中制成碘化钠质量分数为10%、丙酸质量分数为1%的二甲基亚砜溶液。采用此二甲基亚砜溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例4中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用硬碳作为超级电容电池的负极，采用现有技术中的聚乙烯微孔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0043]实施例5
[0044]将碳纤维(作为双电层电容器电极材料)、2_甲氧基聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照3:6:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料喷涂在不锈钢网(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将氟化钠、碘化钠、乙酸和3-甲基苯酚溶于二甲基甲酰胺中，其中氟化钠和碘化钠的质量比为I: I，从而制成乙酸质量分数为1%、氟化钠质量分数为10%、碘化钠质量分数为10%的二甲基甲酰胺溶液。采用此二甲基甲酰胺溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例5中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用石墨烯作为超级电容电池的负极，采用现有技术中的无纺布隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0045]实施例6
[0046]将碳纤维(作为双电层电容器电极材料)、5_乙氧基聚苯胺(作为赝电容器电极材料)、聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照3:6:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料喷涂在不锈钢网(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钾、碘化钾、丙酸和2-氯苯酚溶于二甲基亚砜中，其中溴化钾与碘化钾的质量比1.5:1，从而制成丙酸质量分数为I %、溴化钾质量分数为10%,碘化钾质量分数为1 %的二甲基亚砜溶液。采用此二甲基亚砜溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例6中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用石墨烯作为超级电容电池的负极，采用现有技术中的无纺布隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0047]实施例7
[0048]将硬碳(作为双电层电容器电极材料)、2_巯基聚苯胺(作为赝电容器电极材料)与聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照2:7:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料浸渍在活性炭(作为集流体)中，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钾、碘化钾、异丙酸和2-丙基苯酚溶于二甲基亚砜中，其中溴化钾与碘化钾的质量比3:1，从而制成异丙酸质量分数为2%、溴化钾质量分数为10%、碘化钾质量分数为10%的二甲基亚砜溶液。采用此二甲基亚砜溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例7中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用石墨烯作为超级电容电池的负极，采用现有技术中无纺布隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0049]实施例8
[0050]将碳纳米管(作为双电层电容器电极材料)、聚苯胺(作为赝电容器电极材料)与聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照2:7:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料涂布在不锈钢网(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钾、碘化钾、乙酸和3-甲氧基对苯二酚溶于二甲基亚砜中，其中溴化钾与碘化钾的质量比3:1，从而制成乙酸质量分数为2%、溴化钾质量分数为10%,碘化钾质量分数为1 %的二甲基亚砜溶液。采用此二甲基亚砜溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例8中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用石墨作为超级电容电池的负极，采用现有技术中无纺布隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0051 ] 实施例9
[0052]将活性炭(作为双电层电容器电极材料)、对氨基苯甲醛接枝聚苯胺(作为赝电容器电极材料)与聚偏氟乙烯(作为粘结剂)按照1:8:1的质量比均匀混合并以N-甲基吡咯烷酮制成浆料，然后将此浆料涂布在铜箔(作为集流体)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钾、硝酸和邻乙氧基苯酚溶于水中，从而制成质量分数为10%、pH值为0.0I的溴化钾溶液。采用此溴化钾溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例9中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用碳纳米管作为超级电容电池的负极，采用现有技术中纸隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0053]实施例10
[0054]将碳凝胶(作为双电层电容器电极材料)、2_氨基苯甲醛接枝聚苯胺(作为赝电容器电极材料)与聚四氟乙烯(作为粘结剂)按照1:8:1的质量比均匀混合并以水制成浆料，然后将此浆料喷涂在铜箔(作为集流体)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常规方法进行滚压后制成复合电极。将溴化钾、乙酸和邻甲氧基苯酚溶于水中，从而制成质量分数为1 %、P H值为0.2的溴化钾溶液。采用此溴化钾溶液作为超级电容电池的电解质，采用实施例10中制得的复合电极作为超级电容电池的正极，采用碳纳米管作为超级电容电池的负极，采用现有技术中纸隔膜作为超级电容电池的隔膜;将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用现有技术中的叠片方式或绕卷方式即可组装成方形、圆柱形、扣式、片状或不规则形状的超级电容电池。
[0055]具体地，在0.85A/g电流密度下对本发明实施例10所制备的超级电容电池的恒电流放电性能进行检测，从而得到如图2所示的恒电流放电曲线图。由图2可以看出:放电时间超过了 3500s，从而可以计算出本发明实施例10所制备的超级电容电池的放电比电容超过4000F/go
[0056]综上可见，本发明实施例不仅具有高比容量、高比能量、高循环稳定性、高倍率性能、高安全性等优点，而且扩大了超级电容电池的工作电压范围，大幅度提高了能量密度，简化了制备工艺，因此可以广泛应用于电子通信、交通运输、能量存储等领域。
[0057]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.一种超级电容电池，包括正电极、负电极、隔膜和电解质;其特征在于，正电极或负电极中的至少一者是采用集流体表面负载复合电极活性材料构成;所述的电解质是含卤素和苯酸类化合物的水溶液或有机溶液； 其中，所述的复合电极活性材料是由双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料按照双电层电容器电极材料:赝电容器电极材料=1:1?9的质量比混合而成;所述的双电层电容器电极材料为碳材料;所述的赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的超级电容电池，其特征在于，所述的碳材料采用石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳纤维、碳凝胶、活性炭、经化学功能基团功能化的石墨、经化学功能基团功能化的石墨烯、经化学功能基团功能化的碳纳米管、经化学功能基团功能化的软碳、经化学功能基团功能化的硬碳、经化学功能基团功能化的碳纤维、经化学功能基团功能化的碳凝胶、经化学功能基团功能化的活性炭中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的超级电容电池，其特征在于，所述的苯酚类化合物为苯酚及其衍生物中的一种或几种。4.根据权利要求1或2所述的超级电容电池，其特征在于，在含卤素和苯酚类化合物的有机溶液中，有机溶液的溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种。5.根据权利要求1或2所述的超级电容电池，其特征在于，所述的集流体是采用铜、铝、镍、铅、不锈钢、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳凝胶、碳纤维、活性炭、导电聚合物中的一种或几种材料制成的片状、网状或块状的固体。6.根据权利要求1或2所述的超级电容电池，其特征在于，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯复合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯复合膜、纸隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜中一种或几种。7.一种超级电容电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:将双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料、粘结剂混合，并将混合后的浆料负载到集流体表面，从而制得复合电极； 其中，双电层电容器电极材料与赝电容器电极材料的质量比为1:1?9;所述的双电层电容器电极材料为碳材料;所述的赝电容器电极材料为聚苯胺、经化学功能基团功能化的聚苯胺或经化学功能基团功能化的聚苯胺的衍生物中的一种或几种； 步骤2:将隔膜设置于正电极和负电极之间，并添加电解质，然后采用叠片方式或绕卷方式组装成上述权利要求1至6中任一项所述的超级电容电池； 其中，正电极或负电极中的至少一者是采用步骤I制得的复合电极；电解质是采用含卤素和苯酸类化合物的水溶液或有机溶液。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在含齒素和苯酚类化合物的有机溶液中，有机溶液的溶剂为乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氢呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种。9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的集流体是采用铜、铝、镍、铅、不锈钢、碳、石墨、石墨烯、碳纳米管、软碳、硬碳、碳凝胶、碳纤维、活性炭、导电聚合物中的一种或几种材料制成的片状、网状或块状的固体。10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯复合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯复合膜、纸隔膜、陶瓷隔膜、无纺布隔膜中一种或几种。
【文档编号】H01G11/58GK105826089SQ201610341388
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】崔秀国, 张优, 祖雷, 连慧琴
【申请人】北京石油化工学院