專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器，尤其是涉及一種聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器按所使用的電極可分為對(duì)稱(chēng)型與非對(duì)稱(chēng)型兩種，其中后者又可稱(chēng)為混合型超級(jí)電容器，它的正負(fù)電極材料不同，兩個(gè)電極儲(chǔ)能機(jī)理也不同。這種混合型超級(jí)電容器在保證有足夠輸出功率的同時(shí)，又能使電容器的能量密度較對(duì)稱(chēng)型有所提升?，F(xiàn)有混合型超級(jí)電容器多為氧化物/炭和聚合物/炭?jī)煞N體系，其中聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器結(jié)合了聚苯胺(PANI)比能量高和炭材料導(dǎo)電性與循環(huán)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)兩者的協(xié)同作用又可以有效改善器件的儲(chǔ)能特性(如工作電壓得到提高等)。如CN1529334A公開(kāi)的聚苯胺/碳納米管混雜型超電容器，與聚苯胺對(duì)稱(chēng)型超級(jí)電容器和碳納米管對(duì)稱(chēng)型超級(jí)電容器相比，比能量與比功率均得到一定程度的提高。然而現(xiàn)有的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器比能量仍偏低，所以能量密度尚欠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能量密度更高的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其包括正極、電解液和負(fù)極，所述正極為采用鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維或鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與炭材料的復(fù)合材料制備的電極，所述電解液為有機(jī)電解液，所述負(fù)極為采用炭材料制備的電極。
所述鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與炭材料的復(fù)合材料中的炭材料為碳納米管、活性炭、碳納米纖維、炭氣凝膠、乙炔黑、納米碳黑中的至少一種，炭材料的質(zhì)量百分比含量≤40％。
所述負(fù)極炭材料為碳納米管、活性炭、碳纖維布、碳納米纖維、炭氣凝膠、乙炔黑、納米碳黑中的至少一種。
所述電解液是以LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、(C2H5)4NPF6、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4NCF3SO3、(C4H9)4NPF6、(C4H9)4NBF4、(C4H9)4NClO4、(C4H9)4NCF3SO3中的至少一種為電解質(zhì)，以碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、乙腈中的至少一種為溶劑。
本發(fā)明所采用的鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維材料可以是利用模板法、界面聚合法、乳液聚合法、靜電位法、動(dòng)電位法等各種化學(xué)、電化學(xué)方法或其他物理方法制備的聚苯胺納米纖維材料再依次用堿液和鋰鹽溶液處理后得到的。
由于聚苯胺納米纖維材料具有的良好孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積等特點(diǎn)，有利于電解液的浸入和充放電過(guò)程中離子的嵌入/脫出，因而更適宜作超級(jí)電容器電極材料。另外，在有機(jī)電解液體系下，鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺材料比無(wú)機(jī)酸(如HCl)摻雜態(tài)聚苯胺具有更好的電化學(xué)行為和更高的比電容值。所以，與現(xiàn)有的聚苯胺/炭混合超級(jí)電容器相比，本發(fā)明之混合電容器在保持優(yōu)良功率特性的同時(shí)，具有更高的能量密度。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不得將這些實(shí)施例解釋為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
實(shí)施例1正極為采用鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維單組分制備的電極，電解液為1mol/L LiPF6EC/DEC/DMC(EC/DEC/DMC＝1體積比)溶液，負(fù)極為活性炭電極。
制備(1)將鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維、納米碳黑(導(dǎo)電劑)、PVDF(粘結(jié)劑)在滴加NMP(N-甲基吡咯烷酮)的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得聚苯胺電極；(2)將活性炭、納米碳黑(導(dǎo)電劑)、PVDF(粘結(jié)劑)在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得活性炭電極；(3)以上述制得的聚苯胺電極、活性炭電極分別作為正負(fù)極，以1mol/L LiPF6EC/DEC/DMC(EC/DEC/DMC＝1體積比)溶液作為電解液，以Celgard2300微孔膜作為隔膜，在氬氣保護(hù)氣氛下組裝成三明治疊片形式的混合型超級(jí)電容器。所得電容器的能量密度達(dá)7.1Wh/kg。
實(shí)施例2正極為采用鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維單組分制備的電極，電解液為1mol/L LiBF4EC/DEC(EC/DEC＝1體積比)溶液，負(fù)極為碳納米管電極。
制備(1)將鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得聚苯胺電極；(2)將碳納米管、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得碳納米管電極；(3)以上述制得的聚苯胺電極、碳納米管電極分別作為正負(fù)極，以1mol/LLiBF4EC/DEC(EC/DEC＝1體積比)溶液作為電解液，以Celgard2300微孔膜作為隔膜，在氬氣保護(hù)氣氛下組裝成三明治疊片形式的混合型超級(jí)電容器。所得電容器的能量密度達(dá)6.5Wh/kg。
實(shí)施例3正極為采用鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與碳納米管的復(fù)合材料制備的電極，電解液為1mol/L Et4NBF4/PC溶液，負(fù)極為碳納米纖維電極。
制備(1)將鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與碳納米管的復(fù)合材料(碳納米管質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30％)、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得聚苯胺電極；(2)將碳納米纖維、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得碳納米纖維電極；(3)以上述制得的聚苯胺電極、碳納米纖維電極分別作為正負(fù)極，以1mol/L Et4NBF4/PC溶液作為電解液，以Celgard2300微孔膜作為隔膜，在氬氣保護(hù)氣氛下組裝成三明治疊片形式的混合型超級(jí)電容器。所得電容器的能量密度達(dá)6.9Wh/kg。
實(shí)施例4正極為采用鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與乙炔黑的復(fù)合材料制備的電極，電解液為1mol/L Et4NBF4/AN溶液，負(fù)極為活性炭電極。
制備(1)將鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與乙炔黑的復(fù)合材料(乙炔黑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20％)、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬箔片上，壓制后，真空干燥，制得聚苯胺電極；(2)將活性炭、納米碳黑、PVDF在滴加NMP的條件下以8∶1∶1的質(zhì)量比混合均勻，涂于金屬鋁箔片上，壓制后，真空干燥，制得活性炭電極；(3)以上述制得的聚苯胺電極、活性炭電極分別作為正負(fù)極，以1mol/L Et4NBF4/AN溶液作為電解液，以Celgard2300微孔膜作為隔膜，在氬氣保護(hù)氣氛下組裝成三明治疊片形式的混合型超級(jí)電容器。所得電容器的能量密度達(dá)6.8Wh/kg。
權(quán)利要求
1.一種聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，包括正極、電解液和負(fù)極，其特征在于所述正極為鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維材料或其與炭材料的復(fù)合材料制備的電極，所述電解液為有機(jī)電解液，所述負(fù)極為采用炭材料制備的電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，其特征在于所述鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與炭材料的復(fù)合材料中，炭材料的質(zhì)量百分比含量≤40％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，其特征在于所述鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維與炭材料的復(fù)合材料中的炭材料為碳納米管、活性炭、碳納米纖維、炭氣凝膠、乙炔黑、納米碳黑中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，其特征在于所述負(fù)極炭材料為碳納米管、活性炭、碳纖維布、碳納米纖維、炭氣凝膠、乙炔黑、納米碳黑中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，其特征在于所述有機(jī)電解液是以LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、(C2H5)4NPF6、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4NCF3SO3、(C4H9)4NPF6、(C4H9)4NBF4、(C4H9)4NClO4、(C4H9)4NCF3SO3中的至少一種為電解質(zhì)，以碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸甲丙酯、乙腈中的至少一種為溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器，其包括正極、電解液和負(fù)極，所述正極為鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺納米纖維材料或其與炭材料的復(fù)合材料制備的電極，所述電解液為有機(jī)電解液，所述負(fù)極為采用炭材料制備的電極。與現(xiàn)有聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器相比，本發(fā)明聚苯胺/炭混合型超級(jí)電容器在保持優(yōu)良功率特性的同時(shí)，具有更高的能量密度。
文檔編號(hào)H01M4/00GK101017736SQ20071003450
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者李劼, 張治安, 盧海, 賴(lài)延清, 李晶, 李薦, 宋海申, 劉業(yè)翔 申請(qǐng)人:中南大學(xué)