CN105118679A - 一种超级电容器 - Google Patents

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廖晨敏
侯卫国
项良栋
杨仁
曹德怀
李明峻
姚婧
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Abstract

本发明公开了一种超级电容器，该超级电容器的正极材料为多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}。本发明所采用的新型多孔金属有机骨架材料所制成的超级电容器，经实验数据证明，其在低倍率和高倍率的扫描速率下均具有高比电容，大大优于传统的超级电容器性能参数，与已公开的多孔金属有机骨架材料所制成的超级电容器性能参数相比也具有较大的提升。

Description

一种超级电容器
技术领域
本发明属于化学电源技术领域，具体涉及一种超级电容器。
背景技术
超级电容器作为一种新型贮能元件具有高功率、长寿命等独特优点，在消费电子产品、UPS(不间断电源系统)以及电动车用的混合电源系统等方面具有广阔的应用前景。超级电容器根据储能机理的不同，分为炭基超级电容器(双电层电容器)和以金属氧化物以及导电聚合物为电极材料的准电容电容器。
在这两类超级电容器中，炭基超级电容器所用的活性炭的比电容较低，限制了超级电容器器件的性能。众所周知，提高贮能器件的比能量可以减轻其自身的质量，应用于电动车可以减轻车身的重量，因此具有重大的现实意义。而要提高贮能器件的比能量就要提高其关键电极材料的比电容。
电极材料是电化学电容器的关键，决定着电容器的主要性能指标。超级电容器发展的核心就是其电极材料的发展。现有技术的电极材料有多孔炭材料、贵金属氧化物、高分子导电聚合物和新型复合材料等，这些类型的电极材料均有在低倍率和高倍率下的比电容均较低、寿命较短的缺点。
现时有使用多孔金属有机骨架材料作为超级电容器正极材料的技术方案，其制得的超级电容器的比能量等参数相对传统产品具有较好的提升。如何寻找更合适的多孔金属有机骨架材料作为正极材料是目前研究人员提升超级电容器性能的研究方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用了新型多孔金属有机骨架材料作为正极材料的电容器，其相对传统超级电容器，能量密度和功率密度都得到了大大提升。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种超级电容器，该超级电容器的正极材料为多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}。
其中，该超级电容器的电解液为KOH水溶液。进一步地，所述KOH水溶液的浓度为6mol/L。
本发明的有益效果是：本发明所采用的新型多孔金属有机骨架材料所制成的超级电容器，经实验数据证明，其在低倍率和高倍率的扫描速率下均具有高比电容，大大优于传统的超级电容器性能参数，与已公开的多孔金属有机骨架材料所制成的超级电容器性能参数相比也具有较大的提升。
附图说明
图1为本发明所采用的Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}材料在5、10、20、50、100和200mV/s扫描速率时的CV循环伏安图；
图2为本发明所采用的
Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}材料在5、10、20、50、100和200mV/s扫描速率时的比电容图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例
本发明的超级电容器采用多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}作为正极材料，电解液采用浓度为6mol/L的KOH水溶液。
采用三电极体系进行循环伏安测试，分别以3×5cm2大小的铂片和饱和甘汞电极(SCE)作为辅助电极和参比电极，多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}作为工作电极，测试系统为CHI660C电化学工作站。扫描速率分别为5、10、20、50、100和200mV/s，电位区间为-0.1～0.6V。参照图1和图2，电化学性能测试结果表明，多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}材料在5mV/s的比电容为942F/g，在200mV/s的比电容为120F/g。
对比例1
超级电容器采用基于异烟酸和硝酸镍合成的金属有机骨架材料作为正极材料，采用浓度为6mol/L的KOH水溶液作为电解液。经测试，超级电容器在5mV/s的比电容为634F/g，在50mV/s的比电容为100F/g左右，在200mV/s的比电容远小于100F/g。
对比例2
超级电容器采用Co3(BTC)2·12H2O金属有机骨架材料作为正极材料，采用浓度为6mol/L的KOH水溶液作为电解液。经测试，超级电容器在5mV/s的比电容为429F/g，在200mV/s的比电容为154F/g。
经上述实施例与对比例相比可知，本发明的超级电容器与对比例1中的超级电容器相比，在低扫描速率和高扫描速率的比电容都得到明显提升。与对比例2中的超级电容器相比，虽然在高扫描速率处比电容有稍微下降，但在低扫描速率处比电容有大大提升，因此其整体性能也会得到大大提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种超级电容器，其特征在于：该超级电容器的正极材料为多孔金属有机骨架材料Co-MOF{[Me2NH2][Co2(bptc)(OH)(H2O)2]}。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器，其特征在于：该超级电容器的电解液为KOH水溶液。
3.根据权利要求2所述的一种超级电容器，其特征在于：所述KOH水溶液的浓度为6mol/L。
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