CN112908713A - 一种具有自充电特性的电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自充电特性的电容器及其制备方法，包括，用锌盐溶液溶解纤维素，加入钙盐溶解、搅拌至无色粘稠，滴加去离子水、超声处理所得粘稠液，冷却后得到含有锌盐的凝胶电解质；将炭材料作为活性物质涂覆到金属极片上制作炭正极；按炭正极、凝胶电解质与锌负极的顺序组装成具有自充电特性的电容器。本发明基于炭正极、锌负极以及固态电解质的最基础的锌离子超级电容器的构筑方法，得到了具有自充电效应的单体锌离子超级电容器，具有自充电效应的锌离子超级电容器将弥补锌空气电池功率密度不足的缺口，本发明所提供的方法简单高效，适用于商业化。
Description
技术领域
本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及到一种具有自充电特性的电容器及其制备方法。
背景技术
可充电的电池/电容器已经在运输、电子、新能源等领域具有了广泛的应用。作为供能设备，当电池/电容器的能量耗尽时，往往需要通过电网充电，使其能量恢复。在没有通电网的偏远地区，电池/电容器的使用会受到极大的限制。作为能量收集设备，电池/电容器能通过与太阳能电池、压电纳米发电机、摩擦纳米发电机等集合，收集太阳能或机械能来恢复自身能量。然而，电池/电容器与外用设备的集合需要复杂的配件和装置，这大大增加了设备的阻抗，降低了能源的利用效率。
空气充斥了人类所有可活动的空间，其浓度恒定，相关研究(NatureCommunications 2020,11,1-10)报道了可以利用空气实现能量恢复的单体锌离子电池，同时发生的能量转化和收集使电池达到了自充电的效果。电容器相对于电池具有更快的充放电速率及更长的使用寿命。
因此，研究能够利用空气进行能量恢复的单体电容器极为关键。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种具有自充电特性的电容器，包括正极、负极和凝胶电解质；所述凝胶电解质包括，锌盐溶液、钙盐和纤维素；所述锌盐溶液为能够形成水凝胶的锌盐的水溶。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述锌盐为氯化锌，所述锌盐溶液浓度为64～74wt％。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述纤维素质量占所述锌盐质量的1.0～2.5％。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述钙盐为氯化钙或溴化钙，所述钙盐中钙离子质量占所述锌盐质量的0.3～1.5％。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述纤维素包括棉花纤维素和棉短绒纤维素中的一种或多种。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述正极的活性物质为炭材料；其中，所述炭材料包括比表面为1500～2000m2/g的活性炭。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述正极由涂覆所述活性物质的金属极片组成，所述金属极片包括钛网、开孔的钛箔、开孔的钛片中的一种。
作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述负极为金属锌，所述负极包括锌箔、锌片中的一种。
本发明的另一个目的是提供一种如上述任一所述的具有自充电特性的电容器的制备方法，包括，
用所述锌盐溶液溶解纤维素，加入钙盐溶解、搅拌至无色粘稠，滴加去离子水、超声处理所得粘稠液，冷却后得到含有锌盐的纤维素凝胶电解质；
将炭材料作为活性物质涂覆到金属极片上制作炭正极；
按炭正极、凝胶电解质与锌负极的顺序组装成具有自充电特性的电容器。
作为本发明具有自充电特性的电容器的制备方法的一种优选方案，其中：所述溶解、所述搅拌、所述超声温度为55～80℃；所述去离子水用量为所述锌盐溶液中水含量的0～120％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明基于炭正极、锌负极以及固态电解质的最基础的锌离子超级电容器的构筑方法，得到了具有自充电效应的单体锌离子超级电容器，其方法简单，可商业化。
附图说明
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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1中所组装锌离子超级电容器的电化学阻抗谱。
图2为本发明实施例1中所组装锌离子超级电容器暴露在空气中的开路电压-时间曲线。
图3为本发明实施例1中所组装锌离子超级电容器在空气中暴露一小时后的放电曲线。
图4为本发明实施例2中所组装锌离子超级电容器暴露在空气中的开路电压-时间曲线。
图5为本发明实施例2中所组装锌离子超级电容器在空气中暴露一小时后的放电曲线。
图6为本发明对比例1中所组装锌离子超级电容器暴露在空气中的开路电压-时间曲线。
图7为本发明对比例1中所组装锌离子超级电容器在空气中暴露一小时后的放电曲线。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
(1)制备凝胶电解质：将9.87g氯化锌、0.2g氯化钙以及3.63g去离子水混合，加热至65℃，搅拌得到透明的溶液；加入0.2g干燥的棉短绒，继续搅拌，直至溶液变粘稠且无絮状物；滴加2g去离子水，随后将所得粘稠液转移至65℃的水浴中超声，直至无明显气泡；将粘稠液倒入模具，静置冷却，得到凝胶电解质；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照8:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂抹在钛网表面，80℃干燥过夜，得到炭正极。
(3)将锌箔作为负极，与炭正极分别置于凝胶电解质两侧，组装成具有自充电效应的锌离子超级电容器。
图1为该锌离子超级电容器的电化学阻抗谱，可以看出其具有很小的界面电荷转移电阻，这有利于界面上的电化学反应发生。
图2为该锌离子超级电容器的开路电压-时间曲线，当电容器被放电至低电压的时候，暴露电容器在空气当中，其开路电压会自发的迅速增加。在1小时以内，开路电压能够恢复至接近1.2V。开路电压的恢复主要来源于炭电极上发生的空气参与的反应，消耗了积累的电子，导致炭电极的电势增加，并且恢复了炭电极在放电过程中可接受锌离子插入的能力。
图3为该锌离子超级电容器在空气中1小时恢复电压后的放电曲线，其在1A g-1的电流密度下放电容量达到了76.7mAh/g(按照炭电极活性炭的负载质量计算比电容量),这表明了通过空气所恢复的电容量能以大功率的电容行为快速的被提取出来，弥补了传统锌空气电池放电慢的缺陷。值得一提的是，本发明中锌离子超级电容器的自充电能力在不需要拆装电容器的情况下是可反复利用的，并且自充电能力可以通过外电路的充电得到恢复。
实施例2
(1)制备凝胶电解质：将9.87g氯化锌、0.4g氯化钙以及4.63g去离子水混合，加热至75℃，搅拌得到透明的溶液；加入0.15g干燥的棉短绒，继续搅拌，直至溶液变粘稠且无絮状物；滴加1g去离子水，随后将所得粘稠液转移至75℃的水浴中超声，直至无明显气泡；将粘稠液倒入模具，静置冷却，得到凝胶电解质；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照9:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂覆在开孔的钛箔表面，80℃干燥过夜，得到炭正极；
(3)将锌箔作为负极，与炭正极分别置于凝胶电解质两侧，组装成具有自充电效应的锌离子超级电容器。
图4表明1小时内电容器的开路电压可以恢复至1V以上。图5表明电容器通过暴露在空气中1小时后，其在1A g-1的电流密度下放电容量可达到57.3mAh/g。
实施例3
(1)制备凝胶电解质：将9.87g氯化锌、0.15g氯化钙以及5.5g去离子水混合，加热至80℃，搅拌得到透明的溶液；加入0.1g干燥的棉短绒，继续搅拌，直至溶液变粘稠且无絮状物；不另外加去离子水，将所得粘稠液转移至80℃的水浴中超声，直至无明显气泡；将粘稠液倒入模具，静置冷却，得到凝胶电解质；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照7:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂覆在开孔的钛片表面，80℃干燥过夜，得到炭正极；
(3)将锌片作为负极，与炭正极分别置于凝胶电解质两侧，组装成具有自充电效应的锌离子超级电容器。
完全放电后，该电容器的开路电压在1小时内可以恢复至0.9V，恢复后的放电容量在2A/g的电流密度下可达到39.9mAh/g。
实施例4
(1)制备凝胶电解质：将9.87g氯化锌、0.1g氯化钙以及4g去离子水混合，加热至60℃，搅拌得到透明的溶液；加入0.15g干燥的棉短绒，继续搅拌，直至溶液变粘稠且无絮状物；滴加1g去离子水，随后将所得粘稠液转移至60℃的水浴中超声，直至无明显气泡；将粘稠液倒入模具，静置冷却，得到水凝胶；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照8:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂覆在钛网表面，80℃干燥过夜，得到炭正极；
(3)将锌箔作为负极，与炭正极分别置于水凝胶两侧，组装成具有自充电效应的锌离子超级电容器。
完全放电后，该电容器的开路电压在1小时内可以恢复至1V，恢复后的放电容量在2A/g的电流密度下可达到47.5mAh/g。
实施例5
(1)制备凝胶电解质：将9.87g氯化锌、0.4g溴化钙以及3.63g去离子水混合，加热至70℃，搅拌得到透明的溶液；加入0.2g干燥的棉短绒，继续搅拌，直至溶液变粘稠且无絮状物；滴加3.36g去离子水，随后将所得粘稠液转移至70℃的水浴中超声，直至无明显气泡；将粘稠液倒入模具，静置冷却，得到水凝胶；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照8:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂覆在钛网表面，80℃干燥过夜，得到炭正极；
将锌箔作为负极，与炭正极分别置于水凝胶两侧，组装成具有自充电效应的锌离子超级电容器。完全放电后，该电容器的开路电压在1小时内可以恢复至1V，恢复后的放电容量在1A/g的电流密度下可达到67.6mAh/g。
对比例1
(1)制备电解液：将9.87g氯化锌、0.2g氯化钙以及3.63g去离子水混合，搅拌得到含高浓度氯化锌的溶液；
(2)制备正极：将活性炭、炭黑以及聚偏氟乙烯(PVDF)按照8:1:1的质量比混合(PVDF为5wt％的N-甲基吡咯烷酮溶液)；将混合后所得的泥浆按照5mg/cm2均匀的涂覆在钛网表面，80℃干燥过夜，得到炭正极；
(3)将锌箔作为负极，用完全润湿了含高浓度氯化锌溶液的无纺布作为隔膜，与炭正极和锌箔组装成锌离子超级电容器。
图6为该锌离子超级电容器的开路电压-时间曲线，当电容器被放电至低电压的时候，暴露电容器在空气当中，其开路电压恢复非常缓慢。经过2小时，开路电压只能达到0.35V。图7为该锌离子超级电容器在空气中2小时恢复电压后的放电曲线，其在1A/g的电流密度下放电容量只有13.3mAh/g。
对比例1表明了凝胶电解质的使用对锌离子超级电容器的自充电效应起决定性作用，这是因为含有高浓度氯化锌的凝胶电解质具有高的离子电导率。另外，凝胶作为固态电解质，促进/改善了电极、电解液以及空气三者界面之间的电化学反应。
对比例2
选用2mol/L硫酸锌水溶液作为电解液，采用与对比例1相同的方法组装锌离子超级电容器，该电容器在完全放电后久置于空气当中24小时，其开路电压低于0.4V。作为锌离子超级电容器的最常用的经典组装方法，对比例2表明了其组装的锌离子超级电容器无法起到很好的自充电效应，进一步表明本发明所具有的特别的意义。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种具有自充电特性的电容器，其特征在于：包括正极、负极和凝胶电解质；所述凝胶电解质包括，锌盐溶液、钙盐和纤维素；所述锌盐溶液为能够形成水凝胶的锌盐的水溶液。
2.如权利要求1所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述锌盐为氯化锌，所述锌盐溶液浓度为64～74wt％。
3.如权利要求1或2所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述纤维素质量占所述锌盐质量的1.0～2.5％。
4.如权利要求3所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述钙盐为氯化钙或溴化钙，所述钙盐中钙离子质量占所述锌盐质量的0.3～1.5％。
5.如权利要求1、2、4中任一所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述纤维素包括棉花纤维素和棉短绒纤维素中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述正极的活性物质为炭材料；其中，所述炭材料包括比表面为1500～2000m2/g的活性炭。
7.如权利要求6所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述正极由涂覆所述活性物质的金属极片组成，所述金属极片包括钛网、开孔的钛箔、开孔的钛片中的一种。
8.如权利要求6或7所述的具有自充电特性的电容器，其特征在于：所述负极为金属锌，所述负极包括锌箔、锌片中的一种。
9.一种如权利要求1～8中任一所述的具有自充电特性的电容器的制备方法，其特征在于：包括，
用所述锌盐溶液溶解纤维素，加入钙盐溶解、搅拌至无色粘稠，滴加去离子水、超声处理所得粘稠液，冷却后得到含有锌盐的纤维素凝胶电解质；
将炭材料作为活性物质涂覆到金属极片上制作炭正极；
按炭正极、凝胶电解质与锌负极的顺序组装成具有自充电特性的电容器。
10.如权利要求9所述的具有自充电特性的电容器的制备方法，其特征在于：所述溶解、所述搅拌、所述超声温度为55～80℃；所述去离子水用量为所述锌盐溶液中水含量的0～120％。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113488340A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-08 | 郑州轻工业大学 | 基于城市树木落叶制备环保可再生锌离子超级电容器的方法 |
| CN113540449A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-22 | 郑州轻工业大学 | 农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109961959A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 深圳先进技术研究院 | 钙离子混合超级电容器及其制备方法 |
| CN111509307A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-07 | 中南大学 | 一种水系锌离子电池无机胶体电解质的制备方法及其应用 |
| CN111600081A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-08-28 | 南开大学 | 一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池 |
| CN111740172A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-02 | 南京林业大学 | 一种用于锌离子电池的凝胶电解质及其制备方法 |
| CN111900497A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-06 | 北京大学深圳研究生院 | 一种水系锌离子电池电解液及其应用 |
-
2021
- 2021-01-20 CN CN202110072066.1A patent/CN112908713A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109961959A (zh) * | 2017-12-26 | 2019-07-02 | 深圳先进技术研究院 | 钙离子混合超级电容器及其制备方法 |
| CN111509307A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-08-07 | 中南大学 | 一种水系锌离子电池无机胶体电解质的制备方法及其应用 |
| CN111600081A (zh) * | 2020-06-02 | 2020-08-28 | 南开大学 | 一种宽温度范围和长循环寿命的可充水系锌离子电池 |
| CN111900497A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-11-06 | 北京大学深圳研究生院 | 一种水系锌离子电池电解液及其应用 |
| CN111740172A (zh) * | 2020-07-03 | 2020-10-02 | 南京林业大学 | 一种用于锌离子电池的凝胶电解质及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LVYE YANG 等: "Zinc ion trapping in a cellulose hydrogel as a solid electrolyte for a safe and flexible supercapacitor", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113488340A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-08 | 郑州轻工业大学 | 基于城市树木落叶制备环保可再生锌离子超级电容器的方法 |
| CN113540449A (zh) * | 2021-07-12 | 2021-10-22 | 郑州轻工业大学 | 农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法 |
| CN113540449B (zh) * | 2021-07-12 | 2022-08-30 | 郑州轻工业大学 | 农作物秸秆分级处理制备环保可再生锌离子电池的方法 |
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