石墨烯基複合材料的超級電容器的製作方法

2023-10-06 22:45:54

本實用新型涉及電容器，具體涉及石墨烯基複合材料的超級電容器。

背景技術：

近幾年，超級電容器稱為科學家研究的熱點，特別是基於新型材料的非對稱超級電容器越來越受到關注，其中，石墨烯基複合材料（二氧化錳/石墨烯）電極材料作為正極，活性炭材料作為負極，組裝的非對稱超級電容器成為研究第三代非對稱超容產業化的主要部分。現有的超容結構存在以下問題：一、高負載量石墨烯基複合材料團聚，降低了電極的電化學性能，破壞了電荷的存儲能力；二、由於石墨烯基複合材料的比容量是活性炭材料的比容量的若干倍，所以對應的活性炭的單位面積的負載量過大，活性物質（活性炭）容易脫離，降低電化學性能，嚴重的使得電容器失效。

技術實現要素：

本實用新型的目的是：提供一種石墨烯基複合材料的超級電容器，既抑制高負載量石墨烯基複合材料的團聚，增強電極的電化學性能，又提高電荷的存儲能力。

本實用新型的技術解決方案是：該超級電容器包括殼體、一號隔膜、二號隔膜、一號活性炭電棒、二號活性炭電棒、負極和正極，殼體內平行安裝一號隔膜、二號隔膜，形成一號電極腔、正極腔和二號電極腔，一號活性炭電棒安裝在一號電極腔內，正極安裝在正極腔內，二號活性炭電棒安裝在二號電極腔內，一號活性炭電棒、二號活性炭電棒共連接負極，一號活性炭電棒、一號隔膜、負極、正極構成一號電容單元，二號活性炭電棒、二號隔膜、負極、正極構成二號電容單元，一號電容單元並聯二號電容單元整體組成超級電容。

其中，所述的正極由矽板作為骨架、在其上生長鎳層、再負載二氧化錳-石墨烯複合材料層構成。

本實用新型的原理是：充電時，將外加電源的正極接入該超級電容器的正極，外加電源的負極接入該超級電容器的負極，電解液中的離子被電極材料吸附，在正負極出現穩定的相反的雙層電荷，一個電極的電位升高（正極），另一個電極的電荷下降（負極），將電荷存儲於該超級電容器中；放電時，負載與該超級容器連接，負載的極性與該超級電容器的電極一一對應，正負電極與電解液界面處電荷通過負載電路得以釋放，並使得超容的正極和負極的電位恢復平衡。

本實用新型的有益效果：1、利用三電極（一正雙負）的連接方式將超容設計成為並聯的形式，不但防止過高負載活性炭導致的電極材料脫落，而且提高超級電容器的功率密度；2、正極由矽板作為骨架、在其上生長鎳層、再負載二氧化錳-石墨烯複合材料構成，

整個結構為二氧化錳/石墨烯複合材料膜覆蓋的鍍鎳微通道板，既可以有效的提高電極與電解液的有效接觸比表面積，又可以抑制石墨烯材料團聚，提高了正極的機械強度，電化學學性能，又可提高電荷的存儲能力。

附圖說明

圖1 是本實用新型的結構示意圖。

圖2 是本實用新型超級電容器的正極俯視圖。

具體實施方式

以下結合附圖進一步說明本實用新型技術方案。

如圖1、2所示，該超級電容器包括殼體1、一號隔膜3、二號隔膜8、一號活性炭電棒2、二號活性炭電棒9、負極4和正極5，殼體1內平行安裝一號隔膜3、二號隔膜8，形成一號電極腔10、正極腔12和二號電極腔11，一號活性炭電棒2安裝在一號電極腔10內，正極5安裝在正極腔12內，二號活性炭電棒9安裝在二號電極腔11內，一號活性炭電棒2、二號活性炭電棒9共連接負極4，一號活性炭電棒2、一號隔膜3、負極4、正極5構成一號電容單元，二號活性炭電棒9、二號隔膜8、負極4、正極5構成二號電容單元，一號電容單元並聯二號電容單元整體組成超級電容。

其中，所述的正極5由矽板作為骨架6、在其上生長鎳層5、再負載二氧化錳-石墨烯複合材料層7構成。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例，並非因此限制本實用新型的範圍，凡是利用本實用新型說明書內容所做的等效結構變化，或直接或間接運用附屬在其他相關產品的技術領域，均同理包括在本實用新型的保護範圍內。