水系電解液超級(jí)電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水系電解液超級(jí)電容器，其屬于水系電解液超級(jí)電容器【技術(shù)領(lǐng)域】。該技術(shù)方案包括外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)部的集流體、隔膜、表面涂有涂覆物的負(fù)極極片和正極極片、及電解液，所述電解液為水系電解液，該水系電解液是濃度為0.10～0.51mol/L的硫酸鉀水溶液。本技術(shù)所述的工作電壓范圍大，為1.1～1.9V，電容器能量密度為5.2～13wh·kg-1、功率密度為160～52000w·kg-1，是通常酸堿水系電解液電容器的1.8～5.5倍，電容器的庫侖效率接近100％，充放電循環(huán)10000次后容量仍可保持在93％以上，且安全、綠色環(huán)保、無腐蝕、工藝簡單、成本低，可商業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】水系電解液超級(jí)電容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水系電解液超級(jí)電容器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一中以硫酸鉀水溶液為電解液的超級(jí)電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器又稱電化學(xué)電容器，是一種利用電極和電解液之間形成的界面雙電層來存儲(chǔ)能量的新型器件，集能量密度大、功率密度高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、充放電速率快與可靠性高等特點(diǎn)，在通訊、信息技術(shù)、電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，已經(jīng)受到了世界各國的普遍重視。
[0003]超級(jí)電容器主要由電極、電解液、隔膜與外殼等部件組成，其中電解液的性能是影響超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素之一。
[0004]目前，應(yīng)用于超級(jí)電容器的電解液可分為有機(jī)電解液和無機(jī)電解液(或水系電解液)。有機(jī)電解液具有工作電壓較高、能量密度較高、但內(nèi)阻大、電導(dǎo)率小、功率密度相對(duì)較低與成本高等特點(diǎn)；水系電解液主要有酸性和堿性水溶液等，具有黏度小、電導(dǎo)率大，工作電壓低，能量密度小但功率密度相對(duì)較高等特點(diǎn)。因此，已經(jīng)商業(yè)化的電解液的應(yīng)用受到了相應(yīng)限制。但是目前許多的以水系電解液為電解液的超級(jí)電容存在工作電壓不高、能量密度小、功率密度低、導(dǎo)電性不好、電阻較大、安全性不高與成本較高等問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明為了克服上述的技術(shù)不足，提供一種水系電解液超級(jí)電容器，其目的是解決現(xiàn)有超級(jí)電容器工作電壓低、能量密度和功率密度小、導(dǎo)電性差、電阻大且對(duì)環(huán)境污染大、成本聞等的缺點(diǎn)。
[0006]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提出的基本技術(shù)方案為:一種水系電解液超級(jí)電容器，包括外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)部的集流體、以多孔聚丙烯薄膜制得的隔膜、表面涂有涂覆物的負(fù)極極片和正極極片、及電解液，所述電解液為水系電解液，該水系電解液是濃度為0.10?0.51mol/L的硫酸鉀水溶液。其中，硫酸鉀水溶液的pH值為7.2?8.6，多孔聚丙烯薄膜的電阻率彡0.15 Ω.cm_2，厚度為0.028.mm。
[0007]本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述硫酸鉀水溶液是用去離子水配置而成。
[0008]本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述集流體為鋁箔。
[0009]本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述涂覆物包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照重量百分比為85: 10: 5。
[0010]本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述活性物質(zhì)為活性炭，該活性炭的比表面積為1950m2/g。
[0011 ] 本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨粉，該導(dǎo)電石墨粉的粒度為300目。
[0012]本發(fā)明所述的水系電解液超級(jí)電容器中，所述粘結(jié)劑為聚四氟乙烯乳液，所述聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量百分比濃度為60%。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]本發(fā)明以去離子水配置而成的濃度為0.10?0.51mol/L mo I/L的硫酸鉀水溶液為電解液，以重量百分比為85: 10: 5的活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑制得的涂覆物涂覆在正極極片和負(fù)極極片的表面，通過該技術(shù)，使得超級(jí)電容器具有如下的性能:
[0015]1、工作電壓范圍大，為1.1?1.9V ;
[0016]2、電容器能量密度為5.2?13wh.kg—1，功率密度為160?52000w.kg—1，是通常酸堿水系電解液電容器的1.8?5.5倍；
[0017]3、電容器的庫侖效率接近100%，充放電循環(huán)10000次后容量仍可保持在93%以上；
[0018]4、安全、綠色環(huán)保、無腐蝕、工藝簡單、成本低，可商業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下將以三個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)做進(jìn)一步的說明。
[0020]實(shí)施例一
[0021]將比表面積為1950m2/g的活性炭、60%聚四氟乙烯乳液和粒度為300目的導(dǎo)電石墨按質(zhì)量比為85: 10: 5的比例進(jìn)行混合，加入無水乙醇調(diào)制成均勻粘稠物，然后烘干，輥軋壓在以鋁箔為材料制得的集流體負(fù)極極片和正極極片上；以用去離子水配置濃度為
0.111101/1、？!1值為7.4的硫酸鉀水溶液為電解液，以電阻率彡0.15 Ω.cm 2，厚度為0.028mm的多孔聚丙烯薄膜為隔膜隔開負(fù)極極片和正極極片，最后用外殼密封包裝，組裝成超級(jí)電容器。該超級(jí)電容器的特征表現(xiàn)為:在5°C，工作電壓范圍為O?1.3V時(shí)，電容器能量密度為3.2?13wh.kg'功率密度為160?52000?.kg—1，是通常酸堿水系電解液電容器的
1.8?2.8倍，電容器的庫侖效率接近100%，充放電循環(huán)10000次后容量仍可保持在98%以上，且安全、綠色環(huán)保、無腐蝕、成本低，可商業(yè)化生產(chǎn)。
[0022]實(shí)施例二
[0023]將比表面積為1950m2/g的活性炭、60%聚四氟乙烯乳液和粒度為300目的導(dǎo)電石墨按質(zhì)量比為85: 10: 5的比例進(jìn)行混合，加入無水乙醇調(diào)制成均勻粘稠物，然后烘干，輥軋壓在以鋁箔為材料制得的集流體負(fù)極極片和正極極片上；以用去離子水配置濃度為0.34mol/L、pH值為7.8的硫酸鉀水溶液為電解液，以電阻率彡0.15 Ω.cm2,厚度為
0.028mm的多孔聚丙烯薄膜為隔膜隔開負(fù)極極片和正極極片，最后用外殼密封包裝，組裝成超級(jí)電容器。該超級(jí)電容器的特征表現(xiàn)為:在15°C下，工作電壓范圍為O?1.5V，電容器能量密度為5.2?14wh.kg'功率密度為160?58000?.kg—1，是通常酸堿水系電解液電容器的1.8?3.5倍，電容器的庫侖效率接近100%，充放電循環(huán)10000次后容量仍可保持在97%以上，且安全、綠色環(huán)保、無腐蝕、成本低，可商業(yè)化生產(chǎn)。
[0024]實(shí)施例三
[0025]將比表面積為1950m2/g的活性炭、60%聚四氟乙烯乳液和粒度為300目的導(dǎo)電石墨按質(zhì)量比為85: 10: 5的比例進(jìn)行混合，加入無水乙醇調(diào)制成均勻粘稠物，然后烘干，輥軋壓在以鋁箔為材料制得的集流體負(fù)極極片和正極極片上；以用去離子水配置濃度為
0.50mol/L的硫酸鉀水溶液為電解液，以電阻率彡0.15 Ω.cnT2，厚度為0.028mm的多孔聚丙烯薄膜為隔膜隔開負(fù)極極片和正極極片，最后用外殼密封包裝，組裝成超級(jí)電容器。該超級(jí)電容器的特征表現(xiàn)為:在25°C下，工作電壓范圍為O?1.7V，電容器能量密度為5.2?15wh.kg—1、功率密度為160?62000?.kg—1，是通常酸堿水系電解液電容器的1.8?5.5倍，電容器的庫侖效率接近100%，充放電循環(huán)10000次后容量仍可保持在95%以上，且安全、綠色環(huán)保、無腐蝕、成本低，可商業(yè)化生產(chǎn)。
[0026]根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
【權(quán)利要求】
1.一種水系電解液超級(jí)電容器，包括外殼和設(shè)置于外殼內(nèi)部的集流體、隔膜、表面涂有涂覆物的負(fù)極極片和正極極片、及電解液，其特征在于:所述電解液為水系電解液，該水系電解液是濃度為0.10?0.51mol/L的硫酸鉀水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述硫酸鉀水溶液是用去離子水配置而成。
3.如權(quán)利要求1所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述集流體為鋁箔。
4.如權(quán)利要求1所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述涂覆物包括活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，所述活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照重量百分比為85: 10: 5。
5.如權(quán)利要求4所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述活性物質(zhì)為活性炭。
6.如權(quán)利要求5所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述活性炭的比表面積為 1950m2/g。
7.如權(quán)利要求4所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨粉。
8.如權(quán)利要求7所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述導(dǎo)電石墨粉的粒度為300目。
9.如權(quán)利要求4所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述粘結(jié)劑為聚四氟乙火布乳液。
10.如權(quán)利要求4所述的水系電解液超級(jí)電容器，其特征在于:所述聚四氟乙烯乳液的質(zhì)量百分比濃度為60%。
【文檔編號(hào)】H01G11/38GK104134550SQ201410380681
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月5日
【發(fā)明者】代波, 溫祖標(biāo) 申請(qǐng)人:深圳市鳴曦電子有限公司