基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置制造方法
【專利摘要】基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置，涉及一種超級(jí)電容器裝置。是要解決現(xiàn)有的基于石墨烯薄膜-碳納米管陣列復(fù)合電極的超級(jí)電容器的碳納米管根部容易斷裂，力學(xué)性能較差的問(wèn)題。該裝置包括第一超級(jí)電容器單元、第二超級(jí)電容器單元和外殼，第一超級(jí)電容器單元包括集電極A、集電極C、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極和隔膜A，第二超級(jí)電容器單元包括集電極B、集電極C、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極和隔膜B，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元共用集電極C，所述石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極包括基底和梳齒，基底和梳齒為一體結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型既增強(qiáng)了電極的力學(xué)性能，又可提高電荷的存儲(chǔ)能力。用于電容器領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超級(jí)電容器裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器是具有高比能量和高比功率的新型儲(chǔ)能器件，與傳統(tǒng)電容器相比在瞬間大電流充放電、工作溫度范圍寬和無(wú)污染等方面優(yōu)勢(shì)明顯，因此，被廣泛應(yīng)用于航空航天、新能源汽車和生物傳感技術(shù)等眾多領(lǐng)域。超級(jí)電容器中，電極材料是關(guān)鍵，其主要性能指標(biāo)，常用的電極材料有多孔碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物，目前多孔碳材料的研宄最為成熟。隨著碳材料多孔結(jié)構(gòu)的尺寸的降低，超級(jí)電容器電極的比表面積和雙電層電量有了更尚的提升。
[0003]現(xiàn)有的基于石墨烯薄膜-碳納米管陣列復(fù)合電極的超級(jí)電容器由于具有碳納米管陣列，有效提高了復(fù)合電極與電解液比表面積，提高了復(fù)合電極的電荷吸附能力。但是由于碳納米管陣列是生長(zhǎng)在石墨烯薄膜表面的，因此根部容易斷裂，力學(xué)性能較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型是要解決現(xiàn)有的基于石墨烯薄膜-碳納米管陣列復(fù)合電極的超級(jí)電容器的碳納米管根部容易斷裂，力學(xué)性能較差的問(wèn)題，提供一種基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置。
[0005]本實(shí)用新型基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置包括第一超級(jí)電容器單元、第二超級(jí)電容器單元和外殼，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元外側(cè)設(shè)置外殼，第一超級(jí)電容器單元包括集電極A、集電極C、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極和隔膜A，集電極A和集電極C對(duì)稱設(shè)置于第一超級(jí)電容器單元兩端，集電極A和集電極C的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極，第一超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜A，隔膜A將第一超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第二超級(jí)電容器單元包括集電極B、集電極C、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極和隔膜B，集電極B和集電極C對(duì)稱設(shè)置于第二超級(jí)電容器單元兩端，集電極B和集電極C的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極，第二超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜B，隔膜B將第二超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元共用集電極C，所述石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極包括基底和梳齒，基底和梳齒為一體結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型的原理:
[0007]電解液提供電荷，充電時(shí)，將外加電源接入集電極，在石墨烯-碳納米管復(fù)合材料與電解液界面處出現(xiàn)穩(wěn)定的符號(hào)相反的雙層電荷，一個(gè)電極的電位升高，一個(gè)電極的電位下降，將電荷存儲(chǔ)于超級(jí)電容器中；放電時(shí)，負(fù)載與集電極連接，石墨烯-碳納米管復(fù)合材料與電解液界面處電荷通過(guò)外圍負(fù)載電路釋放，并使兩個(gè)極板電位恢復(fù)平衡。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:
[0009]本實(shí)用新型采用并聯(lián)“叉指”結(jié)構(gòu)，利用三電極的鏈接方法將超級(jí)電容器設(shè)計(jì)成并聯(lián)，提高超級(jí)電容器的功率特性。本實(shí)用新型采用石墨烯-碳納米管復(fù)合材料作為電極，其表面梳齒結(jié)構(gòu)由刻蝕的方法獲得，石墨烯-碳納米管復(fù)合材料為一體結(jié)構(gòu)，梳齒根部牢固，不易斷裂，既可以有效的提高電極與電解液比表面積，又提高了碳電極的機(jī)械強(qiáng)度，既增強(qiáng)了電極的力學(xué)性能，又可提尚電荷的存儲(chǔ)能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型超級(jí)電容器裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 本實(shí)用新型技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0012]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置包括第一超級(jí)電容器單元、第二超級(jí)電容器單元和外殼3，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元外側(cè)設(shè)置外殼3，第一超級(jí)電容器單元包括集電極A4、集電極C5、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6和隔膜A7，集電極A4和集電極C5對(duì)稱設(shè)置于第一超級(jí)電容器單元兩端，集電極A4和集電極C5的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6，第一超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜A7，隔膜A7將第一超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第二超級(jí)電容器單元包括集電極B8、集電極C5、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6和隔膜B9，集電極B8和集電極C5對(duì)稱設(shè)置于第二超級(jí)電容器單元兩端，集電極B8和集電極C5的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6，第二超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜B9，隔膜B9將第二超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元共用集電極C5，所述石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6包括基底和梳齒，基底和梳齒為一體結(jié)構(gòu)。
[0013]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是:集電極A4和集電極B8通過(guò)第一電極引線10連接，集電極C5與第二電極引線11連接。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0014]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是:石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極6的梳齒部分與腔室內(nèi)的電解液接觸。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
【權(quán)利要求】
1.基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置，其特征在于該超級(jí)電容器裝置包括第一超級(jí)電容器單元、第二超級(jí)電容器單元和外殼(3)，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元外側(cè)設(shè)置外殼(3)，第一超級(jí)電容器單元包括集電極A (4)、集電極C (5)、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)和隔膜A (7)，集電極A (4)和集電極C (5)對(duì)稱設(shè)置于第一超級(jí)電容器單元兩端，集電極A(4)和集電極C(5)的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)，第一超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜A(7)，隔膜A(7)將第一超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第二超級(jí)電容器單元包括集電極B (8)、集電極C (5)、石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)和隔膜B (9)，集電極B (8)和集電極C (5)對(duì)稱設(shè)置于第二超級(jí)電容器單元兩端，集電極B(S)和集電極C(5)的表面分別設(shè)有石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)，第二超級(jí)電容器單元中間設(shè)置有隔膜B(9)，隔膜B(9)將第二超級(jí)電容器單元分隔成兩個(gè)腔室，每個(gè)腔室內(nèi)都裝有電解液，第一超級(jí)電容器單元和第二超級(jí)電容器單元共用集電極C(5)，所述石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)包括基底和梳齒，基底和梳齒為一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置，其特征在于集電極A(4)和集電極B(8)通過(guò)第一電極引線(10)連接，集電極C(5)與第二電極引線(11)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料的超級(jí)電容器裝置，其特征在于石墨烯-碳納米管復(fù)合材料電極(6)的梳齒部分與腔室內(nèi)的電解液接觸。
【文檔編號(hào)】H01G11/10GK204230060SQ201420805725
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月18日
【發(fā)明者】王振華, 邵晶, 喬文靜, 李冰, 金東強(qiáng), 李佳林 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)