CN114694976B - 超级电容器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及超级电容器技术领域，提供了一种超级电容器。本申请提供的超级电容器，包括正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜以及电解液，正极包括正极集流体和结合在正极集流体表面的正极活性层，负极包括负极集流体和结合在负极集流体表面的负极活性层，正极活性层和负极活性层满足：0.75MnDc/Pn≤Mp Da/Pp≤MnDc/Pn，An≤Ap，Da/Pp≤Dc/Pn＜1，通过控制正极活性层的正极活性材料面载量、平均孔径以及平均比表面积和负极活性层的负极活性材料面载量、平均孔径以及平均比表面积与电解液相匹配，赋予超级电容器高的容量保持率和内阻稳定性，因此，循环性能优异。
Description
技术领域
本申请属于超级电容器技术领域，尤其涉及一种超级电容器及其制备方法。
背景技术
超级电容器由于具有超高的功率密度、超快的充电速度、较宽的工作温度范围、超长的循环寿命和安全免维护等特性，因此在航空航天、轨道交通、新能源汽车以及电子工业等领域具有广阔的应用前景。
通常情况下，超级电容器正负极物理结构上呈现对称设计，其主要依靠电极材料孔表面吸附电解液中的阴阳离子进行能量的存储。由于阳离子尺寸较大，而阴离子尺寸较小，使电容器达到最高电压后，正负极偏离平衡电位，产生较大的不对称，容易导致电解液发生氧化分解，造成电容器产气，生成副产物，从而发生孔的堵塞，气体在空中的吸附等，进而降低电容器的容量，增加电容器的内阻，使电容器失效。另外，超级电容器在高电压和高温下，上述反应过程更加显著，使电容器快速失效。
发明内容
本申请的目的在于提供一种超级电容器及其制备方法，旨在解决现有的超级电容器在充放电时存在的容量降低和电阻增加的问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种超级电容器，包括正极、负极、设置在正极和负极之间的隔膜以及电解液，正极包括正极集流体和结合在正极集流体表面、含正极活性材料的正极活性层，负极包括负极集流体和结合在负极集流体表面、含负极活性材料的负极活性层，正极活性层和负极活性层满足：
0.75MnDc/Pn≤Mp Da/Pp≤MnDc/Pn，
An≤Ap，
Da/Pp≤Dc/Pn＜1；
其中，
Mp为正极活性材料的面载量，Mn为负极活性材料的面载量，Pp为正极活性材料的平均孔径，Pn为负极活性材料的平均孔径，Ap为正极活性材料的平均比表面积，An负极活性材料的平均比表面积，Da为所述电解液中的阴离子直径，Dc为所述电解液中的阳离子直径。
第二方面，本申请提供一种超级电容器的制备方法，该超级电容器为本申请提供的超级电容器，该制备方法包括以下步骤：
提供正极、负极、隔膜以及电解液；
将正极、负极与隔膜进行组装，然后注入电解液，得到超级电容器。
与现有技术相比，本申请具有以下技术效果：
本申请第一方面提供的超级电容器，通过对正极活性层所含的正极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积和负极活性层所含的负极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积进行控制和优化，以调控正负极活性材料和电解液的匹配性，使超级电容器所含的正极活性层和负极活性层满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1，可以有效避免正负极偏离平衡电位，从而避免电解液发生氧化分解，使超级电容器具有容量保持率高和内阻稳定性好，从而具有优异的循环性能。
本申请第二方面提供的超级电容器的制备方法，通过将正极、负极与隔膜进行组装，然后注入电解液，得到超级电容器，该工艺流程简便，易于实现。另外，对正极和负极所含活性层的活性材料的面载量、孔径以及比表面积的控制工艺技术成熟，能使制备的超级电容器满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1，从而使得到的超级电容器具有高的容量保持率和内阻稳定性，因此，循环性能好。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的超级电容器所含电芯结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本申请实施例第一方面提供一种超级电容器，包括正极10、负极20、设于正极和负极之间的隔膜30以及电解液，正极10包括正极集流体11和结合在正极集流体11表面、含正极活性材料的正极活性层(12，13)，负极20包括负极集流体21和结合在负极集流体21表面、含负极活性材料的负极活性层(22，23)，正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：
0.75MnDc/Pn≤Mp Da/Pp≤MnDc/Pn，
An≤Ap，
Da/Pp≤Dc/Pn＜1；
其中，
Mp为正极活性材料的面载量，Mn为负极活性材料的面载量，Pp为正极活性材料的平均孔径，Pn为负极活性材料的平均孔径，Ap为正极活性材料的平均比表面积，An负极活性材料的平均比表面积，Da为电解液中的阴离子直径，Dc为电解液中的阳离子直径。
本申请实施例提供的超级电容器，通过对正极活性层(12，13)所含的正极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积和负极活性层(22，23)所含的负极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积进行控制和优化，以调控正负极活性材料和电解液的匹配性，使超级电容器所含的正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1，可以赋予超级电容器高的容量保持率和内阻稳定性，从而具有优异的循环性能。
在实施例中，正极活性材料的面载量设为Mp，负极活性材料的面载量设为Mn，正极活性材料的平均孔径设为Pp，负极活性材料的平均孔径设为Pn，正极活性材料的平均比表面积设为Ap，负极活性材料的平均比表面积设为An，电解液中的阴离子直径设为Da，电解液中的阳离子直径设为Dc，且Mp、Mn、Pp、Pn、Ap、An、Da、Dc满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1。通过控制超级电容器所含的正极活性层的正极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积和负极活性层的负极活性材料的面载量、平均孔径以及平均比表面积和电解液相匹配，使超级电容器满足上述三项关系式，可以有效避免正负极偏离平衡电位，从而避免电解液发生氧化分解，使超级电容器具有高的容量保持率和内阻稳定性，因此，本申请实施例提供的超级电容器具有优异的循环性能，而且能够有效避免超级电容器充放电过程中发生产气现象，延长电容器使用寿命。
在实施例中，正极活性材料的平均孔径为0.46-1.0nm；负极活性材料的平均孔径为0.69-1.2nm；正极活性材料的面载量为6-20mg/cm2；负极活性材料的面载量为5-18mg/cm2；正极活性材料的平均比表面积为1500-2000m2/g；负极活性材料的平均比表面积为1500-2000m2/g。在本申请实施例提供的正极活性材料的平均孔径、负极活性材料的平均孔径、正极活性材料的面载量、负极活性材料的面载量、正极活性材料的平均比表面积、负极活性材料的平均比表面积的范围内，可使Mp、Mn、Pp、Pn、Ap、An、Da、Dc满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1，从而使超级电容器具有高的容量保持率和内阻稳定性。具体的，正极活性材料的平均孔径可以为但不限于0.46nm，0.5nm，0.6nm，0.7nm，0.8nm，0.9nm，1.0nm。负极活性材料的平均孔径可以为但不限于0.69nm，0.8nm，0.9nm，1nm，1.1nm，1.2nm。正极活性材料的面载量可以为但不限于6mg/cm2，8mg/cm2，10mg/cm2，12mg/cm2，14mg/cm2，16mg/cm2，18mg/cm2，20mg/cm2；负极活性材料的面载量可以为但不限于5mg/cm2，7mg/cm2，9mg/cm2，11mg/cm2，13mg/cm2，15mg/cm2，18mg/cm2；正极活性材料的平均比表面积可以为但不限于1500m2/g，1600m2/g，1700m2/g，1800m2/g，1900m2/g，2000m2/g；负极活性材料的平均比表面积可以为但不限于1500m2/g，1600m2/g，1700m2/g，1800m2/g，1900m2/g，2000m2/g。
在实施例中，正极活性层(12，13)的面密度为5-20mg/cm2；负极活性层(22，23)的面密度为5-20mg/cm2。进一步地，正极活性层(12，13)的面密度为5-15mg/cm2；负极活性层(22，23)的面密度为5-15mg/cm2。在本申请实施例提供的正、负极活性层的面密度的范围内，有利于进一步提高超级电容器的容量保持率和内阻稳定性，使超级电容器具有优异的循环性能。具体的，正极活性层的面密度可以为但不限于5mg/cm2，7mg/cm2，9mg/cm2，11mg/cm2，13mg/cm2，15mg/cm2，18mg/cm2，20mg/cm2。负极活性层的面密度可以为但不限于5mg/cm2，7mg/cm2，9mg/cm2，11mg/cm2，13mg/cm2，15mg/cm2，18mg/cm2，20mg/cm2。
在实施例中，上述各实施例中正极10所含的正极集流体11包括铝箔、涂炭铝箔、刻蚀铝箔、炭布中的任一种，也可以是铝箔、涂炭铝箔、刻蚀铝箔、炭布中的两种形成的复合正极集流体。具体实施例中，该正极集流体11选用涂炭铝箔。
在实施例中，正极活性层(12，13)包括正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂，且正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)。进一步地，正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂的质量比为(80-90)：(5-10)：(5-10)。在本申请实施例提供的正极活性层(12，13)所含的第一活性材料、第一导电剂和第一粘接剂的质量比范围内，能够使正极活性层具有高的容量、内阻低且结构稳定。在具体的实施例中，正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂的质量比可以为但不限于70：2：3，95：15：15，80：5：5，90：10：10，85：8：8。
在实施例中，正极活性材料包括活性炭、活性炭纤维、石墨烯、碳纳米管、石墨中的至少一种。本申请实施例提供的这些正极活性材料具有高的容量。在具体的实施例中，正极活性材料为活性炭。
在实施例中，第一导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、VGCF、导电石墨中的至少一种。本申请实施例提供的这些第一导电剂。具有高的导电性，能够降低正负极的内阻。在具体的实施例中，第一导电剂。为导电炭黑。
在实施例中，第一粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸中的至少一种。本申请实施例提供的这些第一粘接剂能够有效增强负极活性层的力学性能，而且内阻低。在具体的实施例中，第一粘接剂为丁苯橡胶。在另一具体的实施例中，第一粘接剂可选用丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠。
在实施例中，上述各实施例中负极20所含的负极集流体21包括铝箔、涂炭铝箔、刻蚀铝箔、炭布中的任一种，也可以是铝箔、涂炭铝箔、刻蚀铝箔、炭布中的两种形成的复合负极集流体。具体实施例中，该负极集流体21选用涂炭铝箔。
在实施例中，负极活性层(22，23)包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂，且负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)。进一步地，负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂的质量比为(80-90)：(5-10)：(5-10)。在本申请实施例提供的负极活性层(22，23)所含的第二活性材料、第二导电剂和第二粘接剂的质量比范围内，能够使负极活性层具有高的容量、内阻低且结构稳定。在具体的实施例中，负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂的质量比可以为但不限于70：2：3，95：15：15，80：5：5，90：10：10，85：8：8。
在实施例中，负极活性材料包括活性炭、活性炭纤维、石墨烯、碳纳米管、石墨中的至少一种。本申请实施例提供的这些负极活性材料具有高的容量。在具体的实施例中，负极活性材料为活性炭。
在实施例中，第二导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、VGCF、导电石墨中的至少一种。本申请实施例提供的这些第二导电剂具有高的导电性，能够降低正负极的内阻。在具体的实施例中，第二导电剂为导电炭黑。
在实施例中，第二粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸中的至少一种。本申请实施例提供的这些第二粘接剂能够有效增强负极活性层的力学性能，而且内阻低。在具体的实施例中，第二粘接剂为丁苯橡胶。在另一具体的实施例中，第二粘接剂可选用丁苯橡胶和羧甲基纤维素钠。
在实施例中，上述正极活性层(12，13)所含的正极活性材料与负极活性层(22，23)所含的负极活性材料可以相同或不同，如正极活性材料与负极活性材料相同。上述正极活性层(12，13)所含的第一导电剂与负极活性层(22，23)所含的第二导电剂可以相同或不同，如第一导电剂与第二导电剂相同。上述正极活性层(12，13)所含的第一粘接剂与负极活性层(22，23)所含的第二粘接剂可以相同或不同，如第一粘接剂与第二粘接剂相同。
在实施例中，电解液中的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯，乙腈中的至少一种；电解液中的溶质包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四乙基四氟硼酸铵，螺环季铵盐中的至少一种。本申请实施例提供的电解液能够在上述正极和负极的基础上，进一步提高超级电容器的容量保持率和内阻稳定性，提高超级电容器具有优异的循环性能。
在实施例中，超级电容器所含的隔膜30起到隔膜常规的作用，具体的，该隔膜30可以为聚乙烯、聚丙烯,聚乙烯聚丙烯共聚物、纤维素、聚环氧乙烷、炭纸中的任一种隔膜。
本申请实施例第二方面提供一种超级电容器的制备方法，该超级电容器为本申请实施例提供的超级电容器，该制备方法包括以下步骤：
S10：提供正极、负极、隔膜以及电解液；
S20：将正极、负极与隔膜进行组装，然后注入电解液，得到超级电容器。
本申请实施例提供的超级电容器的制备方法，通过将正极、负极与隔膜进行组装，然后注入电解液，得到超级电容器，该工艺流程简便，易于实现。另外，对正极和负极所含活性层的活性材料面载量、孔径以及比表面积的控制工艺技术成熟，能使制备的超级电容器满足0.75MnDc/Pn≤MpDa/Pp≤MnDc/Pn和An≤Ap以及Da/Pp≤Dc/Pn＜1，从而使得到的超级电容器具有高的容量保持率和内阻稳定性，因此，循环性能好。
在步骤S10中，正极为上文超级电容器所含的正极。因此，步骤S10制备的正极所含的材料如上文所述。步骤S10中正极的制备方法可采用本技术领域常规方法。具体的，将用于制备正极所含的正极活性层的材料与溶剂按照比例混合配制成正极活性层浆料，将正极活性层浆料成膜于正极集流体的一表面上或相对两个表面上，得到湿膜层，然后经过干燥处理、辊压处理、分条处理和裁片处理，得到正极。在实施例中，配置正极活性层浆料的方法步骤包括：按照第一活性材料、第一导电剂和第一粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)，将正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂与溶剂混合处理，得到正极活性层浆料。具体正极活性层浆料的浓度可以根据实际的成膜工艺要求进行调整。经辊压处理获得的正极活性层具有如上文所述超级电容器正极所含的正极活性层的面密度。
负极为上文超级电容器所含的负极。因此，步骤S10制备的负极所含的材料如上文所述。步骤S10中负极的制备方法可采用本技术领域常规方法。具体的，将用于制备负极所含的负极活性层的材料与溶剂按照比例混合配制成负极活性层浆料，将负极活性层浆料成膜于负极集流体的一表面上或相对两个表面上，得到湿膜层，然后经过干燥处理、辊压处理、分条处理和裁片处理，得到负极。配置负极活性层浆料的方法步骤包括：按照第二活性材料、第二导电剂和第二粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)，将负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂与溶剂混合处理，得到负极活性层浆料。具体负极活性层浆料的浓度可以根据实际的成膜工艺要求进行调整。经辊压处理获得的负极活性层具有如上文所述超级电容器正极所含的负极活性层的面密度。
在步骤S20中，将正极、负极与隔膜进行组装的方法可采用本技术领域常规方法。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
本实施例提供一种超级电容器及其制备方法。
超级电容器包括：正极10、负极20和电解液，其中，正极10含有正极活性层(12，13)，负极20含有负极活性层(22，23)，正极活性层(12，13)含有的活性炭的平均孔径Pp为0.879，平均比表面积Ap为1650m2/g，面载量Mp为18.3mg/cm2；负极活性层(22，23)含有的活性炭的平均孔径Pn为0.879，平均比表面积An为1650m2/g，面载量Mn为16mg/cm2，电解液中的阴离子直径Da为0.454，阳离子直径Dc为0.689，且正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)＝0.75，Da/Pp(＝0.516)＜Dc/Pn(＝0.784)＜1，An＝Ap＝1650m2/g。
超级电容器的制备方法包括如下步骤：
S1：将活性炭、导电炭黑和PTFE按照质量比80％：10％：10％比例混合制成浆料；
S2：将浆料涂覆到电极片上，涂覆方式为双面涂布；
S3：将电极片进行辊压、分条、裁片、焊接和卷绕成电芯，其中，卷绕可以设计正、负极不同面载量配对；
S4：将电芯入壳，然后注入电解液和封装，其中，电解液溶剂为乙腈，溶质为四氟硼酸双吡咯烷螺环季铵盐；
S5：将上述电芯在3V电压条件下进行高温浮充性能测试。
实施例2
本实施例提供一种超级电容器及其制备方法。
超级电容器与实施例1的结构相同，不同之处在于，正极活性层(12，13)含有的活性炭的面载量Mp为23mg/cm2，正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)＝0.95。
超级电容器的制备方法参照实施例1中制备方法。
实施例3
本实施例提供一种超级电容器及其制备方法。
超级电容器与实施例1的结构相同，不同之处在于，正极活性层(12，13)含有的活性炭的平均孔径Pp为0.579nm，面载量Mp为16mg/cm2，正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)＝1，Da/Pp＝0.784。
超级电容器的制备方法参照实施例1中制备方法。
对比例1
本对比例提供一种超级电容器及其制备方法。
超级电容器与实施例1的结构相同，不同之处在于，正极活性层(12，13)含有的活性炭的面载量Mp为16mg/cm2，正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)＝0.66。
超级电容器的制备方法参照实施例1中制备方法。
对比例2
本对比例提供一种超级电容器及其制备方法。
超级电容器与实施例1的结构相同，不同之处在于，正极活性层(12，13)含有的活性炭的平均孔径Pp为0.579nm，面载量Mp为16mg/cm2，负极活性层(22，23)含有的活性炭的平均孔径Pn为0.579，正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)＝0.66，Da/Pp(＝0.784)＜Dc/Pn(＝1.190)＞1。
超级电容器的制备方法参照实施例1中制备方法。
上述实施例1-3和对比例1-2提供的超级电容器中的正、负极活性材料的平均孔径Pp，平均比表面积Ap，面载量Mp、电解液阴离子直径Da、阳离子直径Dc、Da/Pp、Dc/Pn、(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)的值如下表1中所示。
表1
| 组别 | Mp | Da | Pp | Da/Pp | Mn | Dc | Pn | Dc/Pn | (Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn) |
| 实施例1 | 18.3 | 0.454 | 0.879 | 0.516 | 16 | 0.689 | 0.879 | 0.784 | 0.75 |
| 实施例2 | 23 | 0.454 | 0.879 | 0.516 | 16 | 0.689 | 0.879 | 0.784 | 0.95 |
| 实施例3 | 16 | 0.454 | 0.579 | 0.784 | 16 | 0.689 | 0.879 | 0.784 | 1 |
| 对比例1 | 16 | 0.454 | 0.879 | 0.516 | 16 | 0.689 | 0.879 | 0.784 | 0.66 |
| 对比例2 | 16 | 0.454 | 0.579 | 0.784 | 16 | 0.689 | 0.579 | 1.190 | 0.66 |
将上述实施例1-3和对比例1-2提供电芯分别进行3V条件下恒流充放电测试，观察65℃下240h、480h、1500h浮充性能，确定容量衰减百分比和电阻增长率。测得结果如下表2中所示。
表2
由表2中测试结果可知，本发明实施例提供的超级电容器所含的正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：0.75≤(Mp Da/Pp)/(MnDc/Pn)≤1，Da/Pp＜Dc/Pn＜1，An＝Ap，超级电容器具有容量保持率高和内阻稳定性好，如实施例1容量保持率能够达到90.1％，对比例1只有78％，内阻在循环中稳定性好，如实施例3浮充1500h后内阻增长率最高为98％，明显低于对比例1中的153％的内阻增长率。因此，本申请实施例提供的超级电容器所含的正极活性层(12，13)和负极活性层(22，23)满足：0.75MnDc/Pn≤Mp Da/Pp≤MnDc/Pn，An≤Ap，Da/Pp≤Dc/Pn＜1，可使超级电容器具有容量保持率高和内阻稳定性好。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种超级电容器，包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜以及电解液，所述正极包括正极集流体和结合在所述正极集流体表面、含正极活性材料的正极活性层，所述负极包括负极集流体和结合在所述负极集流体表面、含负极活性材料的负极活性层，其特征在于，所述正极活性层和所述负极活性层满足：
0.75MnDc/Pn≤Mp Da/Pp≤MnDc/Pn，
An≤Ap，
Da/Pp≤Dc/Pn＜1；
其中，Mp为所述正极活性材料的面载量，Mn为所述负极活性材料的面载量，Pp为所述正极活性材料的平均孔径，Pn为所述负极活性材料的平均孔径，Ap为所述正极活性材料的平均比表面积，An所述负极活性材料的平均比表面积，Da为所述电解液中的阴离子直径，Dc为所述电解液中的阳离子直径；
所述正极活性材料的平均孔径为0.46-1.0nm；
所述负极活性材料的平均孔径为0.69-1.2nm；
所述正极活性材料的面载量为6-20mg/cm2；
所述负极活性材料的面载量为5-18mg/cm2；
所述正极活性材料的平均比表面积为1500-2000m2/g；
所述负极活性材料的平均比表面积为1500-2000m2/g。
2.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述正极活性层的面密度为5-20mg/cm2；和/或
所述负极活性层的面密度为5-20mg/cm2。
3.如权利要求1所述的超级电容器，其特征在于，所述正极活性层包括所述正极活性材料、第一导电剂和第一粘接剂，且所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)；和/或
所述负极活性层包括所述负极活性材料、第二导电剂和第二粘接剂，且所述负极活性材料、所述第二导电剂和所述第二粘接剂的质量比为(70-95)：(2-15)：(3-15)。
4.如权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述正极活性材料与所述负极活性材料相同；和/或
所述第一导电剂与所述第二导电剂相同；和/或
所述第一粘接剂与所述第二粘接剂相同。
5.如权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述正极活性材料包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、石墨中的至少一种；
所述第一导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、VGCF、导电石墨中的至少一种；
所述第一粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸中的至少一种。
6.如权利要求3所述的超级电容器，其特征在于，所述负极活性材料包括活性炭、石墨烯、碳纳米管、石墨中的至少一种；
所述第二导电剂包括导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、VGCF、导电石墨中的至少一种；
所述第二粘接剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸中的至少一种。
7.如权利要求3-6任一项所述的超级电容器，其特征在于，所述正极活性材料与所述负极活性材料均为活性炭；和/或
所述第一导电剂与所述第二导电剂均为导电炭黑；和/或
所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为丁苯橡胶。
8.如权利要求1-6任一项所述的超级电容器，其特征在于，所述电解液中的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯，乙腈中的至少一种；
所述电解液中的溶质包括高氯酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、四乙基四氟硼酸铵，螺环季铵盐中的至少一种。
9.一种超级电容器的制备方法，其特征在于，所述超级电容器为权利要求1-8任一项所述的超级电容器，所述制备方法包括以下步骤：
提供所述正极、所述负极、所述隔膜以及所述电解液；
将所述正极、所述负极与所述隔膜进行组装，然后注入所述电解液，得到超级电容器。
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