基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種NiCo2O4基復(fù)合材料在水系不對(duì)稱超級(jí)電容器中，屬于化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】。該電容器包括：(1)活性炭(AC)/NiCo2O4復(fù)合材料作為超級(jí)電容器正極材料；(2)AC作為超級(jí)電容器負(fù)極材料；(3)KOH溶液作為電解液，將上述AC/NiCo2O4正極材料和AC負(fù)極材料組裝成不對(duì)稱超級(jí)電容器。本發(fā)明得到的NiCo2O4基復(fù)合材料不對(duì)稱超級(jí)電容器的電壓窗口為1.5V，具有高的能量密度，循環(huán)穩(wěn)定性好、低的內(nèi)阻，且具有制備工藝簡(jiǎn)單、使用安全、綠色環(huán)保和成本低等特點(diǎn)，適于商業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種NiCoO4基復(fù)合材料在水系不對(duì)稱超級(jí)電容器，屬于化學(xué)電源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)存器件，由于它具有功率密度高、充放電速度快和循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，引起世界范圍研究者的廣泛關(guān)注。然而，超級(jí)電容器目前能量密度通常在1Wh kg—1以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于目前商業(yè)化的電池如鋰離子電池、鎳氫電池等。為了提高超級(jí)電容器的能量密度，根據(jù)能量密度公式:E = 1/2CU2，其中C為比容量，U為電壓窗口，可以從兩方面著手:一種方法在于開發(fā)具有高比電容的電極材料，另一有效的途徑是采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，即一極采用贗電容電極，另一極采用雙電層電極。采用該不對(duì)稱結(jié)構(gòu)可以提高超級(jí)電容器的工作電壓，從而提高能量密度。
[0003]自2010年C.C.Hu等[Adv.Mater, 22 (2010)]首次報(bào)道NiCo2O4作為超級(jí)電容器電極材料以來(lái)，已經(jīng)得到世界范圍廣大研究者的廣泛關(guān)注，由于它具有比N1和Co3O4更高的電導(dǎo)率和電化學(xué)反應(yīng)活性，且具有低的成本、環(huán)境友好，更最要的是擁有很高的理論容量，因此，被認(rèn)為是下一代最能滿足實(shí)際應(yīng)用的高性能超級(jí)電容器電極材料。這主要是由于其具有高的電導(dǎo)率、高的電化學(xué)反應(yīng)活性、低的成本、環(huán)境友好，而且具有很高的理論比容量。盡管當(dāng)前已有大量的文獻(xiàn)報(bào)道NiCo2O4作為超級(jí)電容器電極材料，鈷酸鎳基復(fù)合材料的報(bào)道仍然很少，如一些研究者報(bào)道了石墨烯(或還原石墨烯)/NiCo2O4和碳納米管/NiCo2O4復(fù)合材料[Nano Res.,5(2012) J.Mater.Chem.，22 (2012) J.Phys.Chem.C，116 (2012)]作為超級(jí)電容器電極材料，它們展現(xiàn)出更為優(yōu)異的電化學(xué)行為，尤其是倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。然而石墨烯和碳納米管高的成本很大程度上限制了其商業(yè)化的大規(guī)模應(yīng)用，因而利用廉價(jià)的碳材料構(gòu)建高性能的NiCo2O4基復(fù)合材料是很有意義的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種低成本高性能的AC/NiCo204復(fù)合材料制備的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器。該水系不對(duì)稱超級(jí)電容器拓寬了電壓窗口，提高了能量密度，克服了傳統(tǒng)電容器能量密度低等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、正極墊片、負(fù)極墊片和外殼組成；所述的不對(duì)稱型超級(jí)電容器的正極采用AC/NiCo204復(fù)合材料制作，負(fù)極采用AC (活性炭)制作，電解液為水系電解液；
[0007]所述的AC/NiCo204復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008]A、將聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和AC溶解于乙二醇溶劑中，攪拌混合均勻；接著往上述溶液中加入原料Ni (Ac)2.4H20(四水醋酸鎳)和Co (Ac)2.4H20,(四水醋酸鈷)并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤海?br>
[0009]B、將步驟A所得的混合溶液進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫；
[0010]C、將步驟B所得的產(chǎn)物離心分離，洗滌、干燥，將所得到的前驅(qū)體煅燒，即得最終產(chǎn)物。
[0011]所述步驟A中，PVP的濃度為0.25_4g/L。
[0012]所述步驟A中加入的AC在復(fù)合材料中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-40%。
[0013]Ni (Ac)2.4H2(^Co(Ac)2.4H20 物質(zhì)的量為 1:2。
[0014]所述的步驟B中回流反應(yīng)溫度為160_200°C。
[0015]回流反應(yīng)時(shí)間為1.5-10h。
[0016]所述步驟C中，煅燒溫度為250_400°C。
[0017]所述步驟C中，煅燒時(shí)間為1.5_5h。
[0018]將步驟B所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下煅燒即得最終產(chǎn)物。
[0019]AC/NiCo204復(fù)合材料制作正極的方法如下:
[0020]將AC/NiCo04、乙炔黑、聚偏二氟乙烯按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量N-甲基吡咯烷酮并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極；
[0021]所述的AC材料制作負(fù)極的方法如下:
[0022]將AC、乙炔黑、聚偏二氟乙烯按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極。
[0023]本發(fā)明AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝:
[0024]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0025]有益效果
[0026](I)本發(fā)明所制備々(:/附(:004復(fù)合材料采用一種新穎、工藝簡(jiǎn)單、低成本、環(huán)境友好的回流合成路徑，特別適合于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
[0027](2)本發(fā)明所采用的回流合成方法可以獲得大比表面積、高電導(dǎo)率的八(:/附(:004復(fù)合材料，通過(guò)控制PVP的濃度可以得到不同形貌及粒徑大小的產(chǎn)品，從而獲得理想的超級(jí)電容器電極材料。
[0028](3)本發(fā)明是利用AC/NiCo04復(fù)合材料所構(gòu)建的不對(duì)稱超級(jí)電容器電壓窗口拓寬到1.5V，不僅具有高的能量密度(29.2ffh kg—1)，遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化的超級(jí)電容器的能量密度(通常低于1Wh k^1以下)，而且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和低的內(nèi)阻。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04復(fù)合材料的X射線衍射圖；
[0030]圖2是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04復(fù)合材料的掃描電鏡圖；
[0031]圖3是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04//AC不對(duì)稱超級(jí)電容器在20mV s—1掃速下的循環(huán)伏安圖；
[0032]圖4是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04//AC不對(duì)稱超級(jí)電容器在IA g—1電流密度下的恒流充放電圖；
[0033]圖5是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04//AC不對(duì)稱超級(jí)電容器在3A g—1電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性圖；
[0034]圖6是本發(fā)明中實(shí)施例1制備的AC/NiCo04//AC不對(duì)稱超級(jí)電容器的交流阻抗圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，而不會(huì)形成對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036]實(shí)施例1:
[0037](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0038]A分別稱取原料0.05g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0039]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0040]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0041](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0042]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0043](3) AC電極的制備
[0044]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0045]⑷AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0046]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0047]實(shí)施例2:
[0048](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0049]A分別稱取原料0.1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0050]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0051]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0052](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0053]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0054](3) AC電極的制備
[0055]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0056](4) AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0057]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0058]實(shí)施例3:
[0059](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0060]A分別稱取原料0.2g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0061]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0062]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0063](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0064]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0065](3) AC電極的制備
[0066]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0067](4)AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0068]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0069]實(shí)施例4:
[0070](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0071]A分別稱取原料0.4g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0072]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0073]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0074](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0075]將步驟⑴得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0076](3) AC電極的制備
[0077]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0078]⑷AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0079]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0080]實(shí)施例5:
[0081](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0082]A分別稱取原料0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0083]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為1.5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0084]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0085](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0086]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0087](3) AC電極的制備
[0088]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0089](4) AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0090]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0091]實(shí)施例6:
[0092](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0093]A分別稱取原料0.05g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0094]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180 °C,反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0095]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0096](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0097]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0098](3) AC電極的制備
[0099]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0100](4)AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0101]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0102]實(shí)施例7:
[0103](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0104]A分別稱取原料0.05g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0105]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180 °C,反應(yīng)時(shí)間為5h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0106]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0107](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0108]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0109](3) AC電極的制備
[0110]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0111](4) AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0112]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
[0113]實(shí)施例8:
[0114](l)AC/NiCo04復(fù)合材料的制備
[0115]A分別稱取原料0.05g聚乙烯吡咯烷酮(PVP，M.W.58)和60mg AC溶解于200mL乙二醇溶劑中，超聲攪拌混合均勻。接著往上述溶液中加入0.498g Ni (AC)2.4H20和0.996gCo (AC)2.4H20，并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤骸?br>
[0116]B將上述所得的混合溶液轉(zhuǎn)移到500mL圓底燒瓶中進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)溫度為180 °C,反應(yīng)時(shí)間為10h，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫。
[0117]C將上述所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下300°C溫度下煅燒3h即得產(chǎn)物。
[0118](2)AC/NiCo04 電極的制備
[0119]將步驟(I)得到的AC/NiCo04、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極材料。
[0120](3) AC電極的制備
[0121]將AC、乙炔黑、PVDF按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極材料。
[0122](4)AC/NiCo04//AC水系不對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
[0123]以AC/NiCo04電極為正極，AC電極為負(fù)極，2M的KOH為電解液，玻璃纖維紙為隔膜，組裝成紐扣式不對(duì)稱超級(jí)電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、正極墊片、負(fù)極墊片和外殼組成；其特征在于:所述的不對(duì)稱型超級(jí)電容器的正極采用AC/NiCo2O4復(fù)合材料制作，負(fù)極采用AC制作，電解液為水系電解液； 所述的AC/NiCo204復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟: A、將聚乙烯吡咯烷酮和AC溶解于乙二醇溶劑中，攪拌混合均勻；接著往上述溶液中加入原料Ni (Ac)2.4H20和Co (Ac)2.4H20,并充分?jǐn)嚢璧玫交旌先芤海? B、將步驟A所得的混合溶液進(jìn)行回流反應(yīng)，反應(yīng)完后自然冷卻到室溫； C、將步驟B所得的產(chǎn)物離心分離，洗滌、干燥，將所得到的前驅(qū)體煅燒，即得最終產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，所述步驟A中，PVP的濃度為0.25-4g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，所述步驟A中加入的AC在復(fù)合材料中所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，Ni (Ac)2.4H20和Co (Ac)2.4H20物質(zhì)的量為1:2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，所述的步驟B中回流反應(yīng)溫度為160-200°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，回流反應(yīng)時(shí)間為1.5-10h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，所述步驟C中，煅燒溫度為250-400°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，所述步驟C中，煅燒時(shí)間為1.5-5h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于NiCo2O4基復(fù)合材料的水系不對(duì)稱型超級(jí)電容器，其特征在于，將步驟B所得的產(chǎn)物用離心機(jī)以10000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速分離，分別用乙醇洗滌數(shù)次，然后在60°C下干燥24h，將所得到的前驅(qū)體空氣氣氛下煅燒即得最終產(chǎn)物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器的正極，其特征在于，AC/NiCo204復(fù)合材料制作正極的方法如下: 將AC/NiCo04、乙炔黑、聚偏二氟乙烯按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量N-甲基吡咯烷酮并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的正極； 所述的AC材料制作負(fù)極的方法如下: 將AC、乙炔黑、聚偏二氟乙烯按質(zhì)量比70:20:10的比例混合，加入少量NMP并攪拌至完全混合均勻，然后將上述混合物均勻的涂覆在泡沫鎳上，120°C中空干燥12h，最后在1MPa下壓片處理，制成不對(duì)稱超級(jí)電容器的負(fù)極。
【文檔編號(hào)】H01G11/46GK104465124SQ201410674291
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】紀(jì)效波, 朱裔榮, 吳志彬, 景明俊, 賈鑫男 申請(qǐng)人:中南大學(xué)