一种超级电容器新型电极材料及超级电容器的制作方法

本发明属于电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器新型电极材料及超级电容器。

背景技术：

随着社会的发展，人类的不断进步，各种先进的设备不断的被研发出来，人们的生活质量得到了很大的提高，电子产品的广泛应用，加速的社会的进步，在电子产品的制作过程中，电容器是必不可少的电器元件之一，随之人们对于电容器也就越来越关注。

当前的电容器多为直接通过引线焊接在电路板上，而在电路板一区域中需要集中焊接电容器时，则需要一个个将电容器通过引线拆接在电路板上进行焊接，很是费劲，且当其中的一个电容器损坏需要更换时，由于密集设有的电容器，会导致取下困难的问题。

当前，超级电容器的电极材料主要有活性炭材料、导电聚合物及其复合材料和过渡金属氧化物及其复合电极材料。超级电容器的性能取决于电极材料、电解液、制备工艺等，其中对超级电容器性能影响最大的是电极材料。石墨烯容易发生堆叠现象制约了石墨烯在超级电容器上的应用，碳材料具有比表面积大、导电性好、稳定性高、价格低廉等优点，超级电容器面临着循环性能差、工作范围窄、充电缓慢、比表面积较小，电极材料的活性位点较少，超级电容使用到的电极材料的比电容较小，倍率特性较差，从而导致超级电容的整体材料导电性能较低，不利于材料实现产业化的等缺陷。采用复合工艺，多种材料进行优势互补，制备混合型超级电容器，使之产生协同作用，提高器件的整体电容性能，成为目前研究的热点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种超级电容器，以解决上述背景技术中提出的超级电容器面临着循环性能差、工作范围窄、充电缓慢等缺陷以及超级电容器集中焊接时电容器的密集安放拆卸不便等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超级电容器新型电极材料，该超级电容器新型电极材料为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，是在保护气氛下对炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料进行烧结碳化而得，碳化温度为800-900℃。

优选地，所述的炭材料为碳纳米管、膨胀石墨晶态碳、活性炭中的任一种。

优选地，所述的炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料为采用三氯化铁作为氧化剂,并添加氧化石墨烯、吡咯在壳聚糖醋酸溶液中，在炭材料表面原位氧化聚合法而得炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料。

优选地，所述的保护气氛为保护气体氩气、氮气、氦气等中任一种。

一种前述超级电容器新型电极材料为负极材料制备而得的超级电容器，是以超级电容器新型电极材料为负极材料而制备成的负电极，将负电极在电解液中进行电极活化处理后的负电极与正电极一起组装而成的超级电容器。

优选地，所述超级电容器上安装有引线，且超级电容器的上方设有与引线对应接线槽，所述超级电容器的侧壁上滑动连接有连接环，且超级电容器的下方安装有底座，所述底座与超级电容器上均开设有固定槽，所述固定槽内安装有固定环，所述底座上开设有有安装槽，所述安装槽内安装有外环，所述外环的上方设有定位环，且外环上开设有深槽和浅槽，所述定位环上开设有定位槽，所述外环的下方安装有旋转环，所述旋转环上设有与深槽对应的高支撑脚，所述旋转环上设有与浅槽对应的低支撑脚，且旋转环的下方安装有定位杆，所述定位杆的下方安装有弹簧，所述超级电容器通过引线与外界的电源连接。

优选地，所述连接环的左侧设有连接块，且连接环的右侧开设有连接槽；所述深槽和浅槽相间设置在外环上。

优选地，所述底座与超级电容器之间设有弹簧；所述接线槽内安装有接触铜片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的超级电容器的新型电极材料，具体为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，通过原位氧化聚合法以及在保护气氛下进行烧结碳化而得，将炭材料、石墨烯、壳聚糖和聚吡咯在超级电容器方面的优势互补，使得不同类型电极材料之间产生协同效应，优势互相结合，壳聚糖、聚吡咯分子长链均匀的分散负载在氧化石墨烯、炭材料上，氧化石墨烯、炭材料与聚吡咯、壳聚糖形成三维开放孔状结构，该结构有利于带电粒子扩散到电极界面。得到循环性能好、工作范围宽、充电快、具有较大的比表面积和更多的活性位点等优点。在结构上，该超级电容器通过设有的连接环，可将需要安装的电容器连接在一起，在进行安装时，可直接将连接在一起的电容器，安装在电路板上一起进行焊接，焊接更加的方便，且连接环可进行转动，用户可根据自己的使用需求进行自由的调节，安装更加的方便，且电容器发生故障需要更换时，通过其设置的定位环、外环和旋转环的配合，可将定位杆推出，进而使损坏的电容器高出其他的电容器一截，更加的方便用户进行拆卸，其顶部设有的连接槽，用户可进行拼接不同数量的电容器，更加的实用。本发明制备的超级电容器具有较高的比容量，良好的循环稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明局部结构示意图；

图3为本发明连接实体效果展示图；

图4为图1中a处的局部放大图。

图中：1-超级电容器、2-引线、3-接线槽、4-连接环、5-底座、6-固定槽、7-固定环、8-安装槽、9-外环、10-定位环、11-深槽、12-浅槽、13-定位槽、14-旋转环、15-高支撑脚、16-定位杆、17-低支撑脚。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1-4，本实施例提供的一种超级电容器新型电极材料，该超级电容器新型电极材料为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，是在保护气氛下对炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料进行烧结碳化而得，碳化温度为800-900℃。其中炭材料为碳纳米管、膨胀石墨晶态碳、活性炭中的任一种。炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料为采用三氯化铁作为氧化剂,并添加氧化石墨烯、吡咯在壳聚糖醋酸溶液中，在炭材料表面原位氧化聚合法而得炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料。保护气氛为保护气体氩气、氮气、氦气等中任一种。

其中，复合材料中采用的各原料的质量比为三氯化铁：氧化石墨烯：壳聚糖醋酸溶液：吡咯为8-11:40-45:100:30-40。

本实施例的一种超级电容器，包括超级电容器1，超级电容器1上安装有引线2，且超级电容器1的上方设有与引线2对应的接线槽3，超级电容器1的侧壁上滑动连接有连接环4，且超级电容器1的下方安装有底座5，底座5与超级电容器1上均开设有固定槽6，固定槽6内安装有固定环7，底座5上开设有有安装槽8，安装槽8内安装有外环9，外环9的上方设有定位环10，且外环9上开设有深槽11和浅槽12，定位环10上开设有定位槽13，外环9的下方安装有旋转环14，旋转环14上设有与深槽11对应的支撑脚15，且旋转环14上设有与浅槽12对应的低支撑脚17，旋转环14的下方安装有定位杆16，定位杆16的下方安装有弹簧，超级电容器1通过引线2与外界的电源连接。

本实施例中，为了方便用户将多个超级电容器固定在一起，优选的，连接环4的左侧设有连接块，且连接环4的右侧开设有连接槽，两相邻的超级电容器1在进行固定时，可通过连接块与连接槽的嵌合，进而将两相邻的超级电容器1固定在一起，固定更加的方便。

本实施例中，优选的，深槽11和浅槽12相间设置在外环9上，借鉴于自动笔的结构原理，在按下定位环10后，会将旋转环14推下，其高支撑脚15则会在定位槽13的作用下往右滑动一段，当定位环10回到原位时，高支撑脚15则会留待浅槽12内，再次的按下定位环10后，则低支撑脚17会在定位槽13的作用下，再次的往右滑动一段距离，进而时高支撑脚15再次的嵌入深槽11内，从而实现定位杆16的自由伸缩，更加的实用。

本实施例中，优选的，底座5与超级电容器1之间设有弹簧，其设有的弹簧可起到支撑的作用，可防止超级电容器1由于自身重量，使定位杆16伸出，更加的实用。

本实施例中，为了方便用户进行安装不同数量的超级电容器1，优选的，接线槽3内安装有接触铜片，其接触铜片保证在通过接线槽3插入引线时，可使其与下方的超级电容器1进行连接，使用更加的方便。

工作原理：首选使用者在使用时需要根据图纸将该超级超级电容器安装完成，之后即可正常的使用，使用时，首选使用者需要根据自己的使用需要，来将多个超级电容器1通过设有的连接环4固定在一起，之后即可将固定好的超级电容器1放置在电路板上进行焊接，在长时间的使用过程中，当安装的某一个超级电容器1出现故障需要更换时，首选需要将焊接处的锡去除掉，之后按压超级电容器1，按压后，定位环10往下运动，进而将旋转环14推下，其高支撑脚15则会在定位槽13的作用下往右滑动一段，当定位环10由于弹簧的作用回到原位时，高支撑脚15则会滑至浅槽12内，再次的按下定位环10后，则低支撑脚17会在定位槽13的作用下，再次的往右滑动一段距离，进而使高支撑脚15再次的嵌入深槽11内，从而实现定位杆16的自由伸缩，进而使发生故障的超级电容器1高处其他的所安装的超级电容器1一截，更加的方便用户进行拆卸，其设有的固定环7，可在一定范围内进行上下运动，在保证定位杆16可伸缩的同时，可和对底座5进行固定，实用性更强。

实施例2：

本实施例提供的一种超级电容器新型电极材料以及超级电容器，基本与实施例1相同，不同之处在于：

该超级电容器新型电极材料为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，是在保护气氛下对炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料进行烧结碳化而得，碳化温度为800℃。其中炭材料为碳纳米管。炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料为采用三氯化铁作为氧化剂,并添加氧化石墨烯、吡咯在壳聚糖醋酸溶液中，在炭材料表面原位氧化聚合法而得炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料。保护气氛为保护气体氩气。其中，复合材料中采用的各原料的质量比为三氯化铁：氧化石墨烯：壳聚糖醋酸溶液：吡咯为8:40:100:40。

实施例3：

本实施例提供的一种超级电容器新型电极材料以及超级电容器，基本与实施例1相同，不同之处在于：

该超级电容器新型电极材料为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，是在保护气氛下对炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料进行烧结碳化而得，碳化温度为900℃。其中炭材料为膨胀石墨晶态碳。炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料为采用三氯化铁作为氧化剂,并氧化石墨烯、吡咯在壳聚糖醋酸溶液中，在炭材料表面原位氧化聚合法而得炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料。保护气氛为保护气体氮气。其中，复合材料中采用的各原料的质量比为三氯化铁：氧化石墨烯：壳聚糖醋酸溶液：吡咯为11:45:100:30。

实施例4：

本实施例提供的一种超级电容器新型电极材料以及超级电容器，基本与实施例1相同，不同之处在于：

该超级电容器新型电极材料为碳化炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料，是在保护气氛下对炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料进行烧结碳化而得，碳化温度为850℃。其中炭材料为活性炭。炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料为采用三氯化铁作为氧化剂,并添加氧化石墨烯、吡咯在壳聚糖醋酸溶液中，在炭材料表面原位氧化聚合法而得炭材料/氧化石墨烯/壳聚糖-聚吡咯复合材料。保护气氛为保护气体氦气。其中，复合材料中采用的各原料的质量比为三氯化铁：氧化石墨烯：壳聚糖醋酸溶液：吡咯为10:43:100:37。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。