CN101004973A - 一种混合型超级电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种混合型超级电容器，正极采用氢氧化镍和二氧化锰的混合材料；负极采用具有多孔结构的材料活性炭、介孔炭或纳米炭管的混合材料，或者这些多孔结构材料与其它准电容性能材料的混合材料；电解质采用强碱性的水溶液。本发明具有非常长的循环使用寿命，并且具有高功率、低成本、安全、无污染的特点，特别适合应用于大功率放电的场合。

Description

一种混合型超级电容器
技术领域
本发明涉及一种电容器，特别是公开一种高性能的混合型超级电容器，特别适合应用于大功率放电的场合。
背景技术
超级电容器是介于蓄电池和传统电容器之间的一种新型储能装置，它具有比容量高、功率大、寿命长、工作温限宽、免维护等特点。近年来，许多应用领域对储能装置功率密度的要求越来越高，由于电池所固有的工作原理，因此，很难在功率密度上有较大的突破，这为超级电容器的发展和应用提供了非常广阔的空间。
按照储能原理的不同，超级电容器可以分为三类：双电层电容器(EDLC)，法拉第准电容超级电容器和混合型超级电容器。1954年，Becker首先提出了关于双电层超级电容器的专利。日本NEC电气公司和松下公司在20世纪70年代先后开发出了具有法拉级(F)容量并可快速充放电的双电层电容器“Super Capacitor”和“Gold Capacitor”作为小型后备电源使用。80年代末开始，韩国三星公司开始大批量生产5V/0.047F的双电层电容器，现已形成年产3000万只的生产能力。目前，0.022F～1F的小容量硬币形单元EDLC和0.22F～100F卷绕型EDLC已有工业化产品。
随着电动车技术的发展，从1990年开始，各国开始成立专门机构开发和生产车用超级电容器，同年在美国由十几个国家的近百家科研机构和生产企业联合成立了“国际双电层电容器研究会”；在美国的爱达荷州成立了“国际车用超级电容器中心试验室”；推出车用超级电容器的第一个国际标准-《车用超级电容器试验方法》。从而在全世界范围内开始了车用超级电容器的开发和生产活动。
由于超级电容器所具有独特的优势，使得它在车辆制造业、电力行业、电源行业、通讯行业、军事航天工业等有着很好的应用。
发明内容
本发明的目的是公开一种高功率、循环寿命长、成本低，无环境污染的混合型超级电容器。
本发明是这样实现的：一种混合型超级电容器，由正极片、负极片、介于正负极片之间的隔膜及具有离子导电性的碱性电解质组成，其特征在于：所述的正极采用氢氧化镍和二氧化锰的混合材料，负极采用具有多孔结构的材料活性炭、介孔炭或纳米炭管的混合材料。所述的超级电容器正极混合材料组成及重量百分比为氢氧化镍40～70％、二氧化锰20～50％、导电剂5～20％、粘结剂按1～10％；所述负极混合材料组成及重量百分比为活性炭40～70％、介孔炭或钠米炭管或准电容材料20～50％、导电剂5～20％、粘结剂按1～10％；所述正极混合材料中粘结剂为聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠；所述负极混合材料中粘结剂为聚四氟乙烯。所述的隔膜在聚丙烯无纺布、多孔玻璃纤维、聚乙烯微孔膜或PP和PE的复合膜中选取一种。所述的导电剂包括导电石墨、导电炭黑、镍粉、钴粉等以及它们各种比例的组合。
本发明正极片的制作步骤如下：
按照一定质量比称取氢氧化镍、二氧化锰、石墨、聚四氟乳液、羧甲基纤维素钠、异丙醇混合后，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干(120～130℃)、碾压后，裁成一定的尺寸。负极片的制作为：按照一定质量比称取活性炭、介孔炭或钠米炭管或准电容材料、炭黑、聚四氟乳液、去离子水混合后，搅拌至膏状，然后涂在集流体上，经烘干(120～130℃)、碾压后，裁成需要的尺寸。
本发明中电解质采用水系碱性溶液，如KOH、NaOH、LiOH或它们的混合溶液。
本发明中正负极片的集流体材料可以使用泡沫镍、毛刺钢带、冲孔钢带、冲孔不锈钢带、铜网等多孔网状金属材料。
本发明通过正负极使用混合型材料，一方面降低正极片的成本，保持正极片的良好性能；另一方面充分发挥各炭材料、准电容材料的优异性能，优化负极片，最终提高混合型超级电容器的整体性能。
本发明的有益效果是：由于使用二氧化锰代替氢氧化镍，大幅降低了电容器的成本，但仍能保持正极良好的性能，同时负极采用多种炭材料的混合材料或炭材料与准电容材料的混合材料，充分优化各材料的优势，大幅提高负极片的容量、降低了负极片的内阻，从而提高超级电容器的各方面性能。通过性价比的提高，将使这种新型超级电容器具有更强的市场竞争力。
附图说明
图1是本发明混合型超级电容器结构示意图；
图2是新型超级电容器的充放电曲线。
在图中：1、正极片；2、负极片；3、隔膜；4、极柱；5、壳体；6、壳盖；7、安全阀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
正极片的制作：超级电容器正极混合材料组成按重量百分比氢氧化镍45％、二氧化锰35％、导电石墨10％、聚四氟乙烯5％、羧甲基纤维素钠5％混合，然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。负极片的制作：负极混合材料组成按重量百分比活性炭50％、介孔炭30％、导电炭黑10％、聚四氟乙烯10％混合然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。根据附图1，选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片、隔膜、负极片层叠成电芯，组装成方型电容器，注入3mol/l的氢氧化钾溶液，然后测试电容器的性能。电容器充放电曲线如附图2，在80mA/cm2的测试电流下，电容器的比容量为260F/g，经过10000次循环后，容量保持率在90％。
实施例2：
正极片的制作：超级电容器正极混合材料组成按重量百分比氢氧化镍55％、二氧化锰25％、导电石墨10％、聚四氟乙烯5％、羧甲基纤维素钠5％混合，然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。负极片的制作：负极混合材料组成按重量百分比活性炭60％、纳米炭管20％、导电炭黑10％、聚四氟乙烯10％混合，然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。根据附图1，选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片、隔膜、负极片层叠成电芯，组装成方型电容器，注入3mol/l的氢氧化钾溶液，然后测试电容器的性能。在80mA/cm2的测试电流下，电容器的比容量为290F/g，经过10000次循环后，容量保持率在89％。
实施例3：
超级电容器正极混合材料组成按重量百分比氢氧化镍45％、二氧化锰35％、导电石墨10％、聚四氟乙烯5％、羧甲基纤维素钠5％混合，然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。负极片的制作：负极混合材料组成按重量百分比活性炭50％、RuO2 30％、导电炭黑10％、聚四氟乙烯10％混合，然后调成浆料，涂在泡沫镍上，经干燥、碾压、裁片，制成正极片。根据附图1，选用聚乙烯微孔膜为隔膜，将正极片、隔膜、负极片层叠成电芯，组装成方型电容器，注入3mol/l的氢氧化钾溶液，然后测试电容器的性能。在80mA/cm2的测试电流下，电容器的比容量为350F/g，经过10000次循环后，容量保持率在88％。

Claims (6)

1.一种混合型超级电容器，由正极片、负极片、介于正负极片之间的隔膜及具有离子导电性的碱性电解质组成，其特征在于：所述的正极采用氢氧化镍和二氧化锰的混合材料，负极采用具有多孔结构的材料活性炭、介孔炭或纳米炭管的混合材料。
2.根据权利要求1所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述的超级电容器正极混合材料组成及重量百分比为氢氧化镍40～70％、二氧化锰20～50％、导电剂5～20％、粘结剂按1～10％；所述负极混合材料组成及重量百分比为活性炭40～70％、介孔炭或钠米炭管或准电容材料20～50％、导电剂5～20％、粘结剂按1～10％；所述正极混合材料中粘结剂为聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠；所述负极混合材料中粘结剂为聚四氟乙烯。
3.根据权利要求2所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述的超级电容器正极混合材料组成及重量百分比为氢氧化镍45％、二氧化锰35％、导电剂10％、粘结剂按10％；所述负极混合材料组成及重量百分比为活性炭50％、介孔炭或钠米炭管或准电容材料30％、导电剂10％、粘结剂按10％。
4.根据权利要求2所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述的超级电容器正极混合材料组成及重量百分比为氢氧化镍60％、二氧化锰20％、导电剂10％、粘结剂按10％；所述负极混合材料组成及重量百分比为活性炭40％、介孔炭或钠米炭管或准电容材料40％、导电剂10％、粘结剂按10％。
5.根据权利要求2所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述的导电剂在导电石墨、导电炭黑、镍粉和钴粉中选取一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述的隔膜在聚丙烯无纺布、多孔玻璃纤维、聚乙烯微孔膜或PP和PE的复合膜中选取一种。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101409152B (zh) * 2008-09-16 2010-12-01 上海第二工业大学 一种超级电容器用元素掺杂二氧化锰电极材料的制备方法
CN101840792B (zh) * 2009-03-16 2011-11-09 清华大学 一种混合型超级电容器及其制备方法
CN102426932A (zh) * 2011-08-23 2012-04-25 韦华鹏 双电层电容器制备方法
CN102795671A (zh) * 2011-05-25 2012-11-28 中国科学院长春应用化学研究所 介孔二氧化锰材料、其制备方法及超级电容器
CN103258657A (zh) * 2013-05-22 2013-08-21 南京双登科技发展研究院有限公司 有机混合型电容器电极的制作方法
CN105575676A (zh) * 2016-01-19 2016-05-11 合肥工业大学 一种基于pbi-koh阴离子导电聚合物电解质的全固态超级电容器及其制备方法
CN105655145A (zh) * 2016-03-18 2016-06-08 西北师范大学 一种M(OH)2-Mn203复合电极材料的制备方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101409152B (zh) * 2008-09-16 2010-12-01 上海第二工业大学 一种超级电容器用元素掺杂二氧化锰电极材料的制备方法
CN101840792B (zh) * 2009-03-16 2011-11-09 清华大学 一种混合型超级电容器及其制备方法
CN102795671A (zh) * 2011-05-25 2012-11-28 中国科学院长春应用化学研究所 介孔二氧化锰材料、其制备方法及超级电容器
CN102426932A (zh) * 2011-08-23 2012-04-25 韦华鹏 双电层电容器制备方法
CN103258657A (zh) * 2013-05-22 2013-08-21 南京双登科技发展研究院有限公司 有机混合型电容器电极的制作方法
CN105575676A (zh) * 2016-01-19 2016-05-11 合肥工业大学 一种基于pbi-koh阴离子导电聚合物电解质的全固态超级电容器及其制备方法
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CN105655145A (zh) * 2016-03-18 2016-06-08 西北师范大学 一种M(OH)2-Mn203复合电极材料的制备方法

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Assignee: Yangzhou Yaxing Motor Coach Co., Ltd.

Assignor: Shanghai Aowei Technology Development Co., Ltd.

Contract record no.: 2011320000366

Denomination of invention: Mixed super capacitor

Granted publication date: 20090708

License type: Exclusive License

Open date: 20070725

Record date: 20110323

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Granted publication date: 20090708

Termination date: 20161230