本发明专利技术提供了一种大面积电容材料及其制备方法，该电容材料为CC/Fe2O3，其中CC为一种碳布。本发明专利技术提供了一种对称型电化学电容器，其包括正极、负极、电解液、隔膜及集电器，所述正极和负极的材料为CC/Fe2O3。本发明专利技术提供的对称型电化学电容器，以廉价且易得的碳布为电极原材料，制得的对称型电化学电容器电极材料面积大、单位面积电容高、循环性好、稳定性高，具有高能量密度和功率密度。本发明专利技术提供的对称型电化学电容器通过简单有效且环境友好的反应得到电化学性质优越的电极材料，并组装出对称型电化学电容器，其所用的设备简单，易于推广，可以通过调节反应液浓度及反应时间，以得到电化学性质有所区别的电极材料。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种大面积电容材料及其制备方法，该电容材料为CC/Fe2O3，其中CC为一种碳布。本专利技术提供了一种对称型电化学电容器，其包括正极、负极、电解液、隔膜及集电器，所述正极和负极的材料为CC/Fe2O3。本专利技术提供的对称型电化学电容器，以廉价且易得的碳布为电极原材料，制得的对称型电化学电容器电极材料面积大、单位面积电容高、循环性好、稳定性高，具有高能量密度和功率密度。本专利技术提供的对称型电化学电容器通过简单有效且环境友好的反应得到电化学性质优越的电极材料，并组装出对称型电化学电容器，其所用的设备简单，易于推广，可以通过调节反应液浓度及反应时间，以得到电化学性质有所区别的电极材料。【专利说明】一种大面积电容材料、高能量密度和功率密度电容器及其制备方法和应用
本专利技术涉及电化学电容器领域，特别涉及一种对称型电化学电容器及其制备方法和应用。
技术介绍
相比于传统电容器，电化学电容器一即超级电容器一可以多储存上百倍甚至上千倍的电荷。不过美中不足的是，超级电容器存在能量密度低的问题。因此在其发展过程中，最关键的环节就是:如何在扩大能量密度的同时又保留其本身极高的比功率(功率密度)。为了满足这迫切的需求，人们开发出了由以下两部分组成的多元化合物电容器材料:具有拟电容的活性基团与高导电性衬底。人们尝试利用活性炭，碳纳米管，石墨烯以及导电聚合物等材料来提高导电性。在这些材料中，人们最为关注一些碳基复合物，比如过渡金属氧/碳化物。由于具有良好的可逆氧化还原性质，低成本，丰富的自然界储量以及对环境友好等特点，Fe2O3被认为是一种良好的电容器材料。 最近，由于获得了对氢气/氧气有很高超电势的电极材料，在中性电解液中得到了具有可逆高充放电压的对称碳基超级电容器。这展现了利用中性电解液发展高电压，长寿命且高能量密度的超级电容器的前景。然而，从之前的一些报告中可以发现，对于这种超级电容器来说，其制作过程危险、麻烦、费时或者成本高，而这些都阻碍了其大规模的应用。因此，有必要发展一种相对简单且廉价的制作方法。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种廉价易得的电容材料及其制备方法和应用。 本专利技术的另一目的在于提供一种对称型电化学电容器及其制备方法。 为了实现上述目的，本专利技术首先提出了一种大面积电容材料，其为CCVFe2O3，其中CC为一种碳布。 进一步地，本专利技术提供了制备所述大面积电容材料的方法，将碳布(CC)置于Fe (NO3) 3.9H20、Na2SO4的混合溶液中密封水热反应一段时间，之后加热裂解，得到电极材料CC/Fe203。 优选地，所述混合溶液中Fe (NO3) 3.9H20的浓度为0.03?0.07mmol/L,所述Fe (NO3) 3.9H20和Na2SO4的物质的量的比为1:0.7?1.3。 优选地,所述碳布的面积与混合溶液体积的比为Icm2:1?1mL,所述混合溶液中的溶剂为50%乙醇(体积比)。 优选地，所述密封水热反应时间为3?9h，温度为90?150°C。 优选地，所述加热裂解时间为I?3h，温度为350?450°C。 另外，本专利技术还提供了所述大面积电容材料在电化学中的应用。 进一步地，本专利技术提供了一种对称型电化学电容器，其包括正极、负极、电解液、隔膜及集电器，所述正极和负极的材料为CC/Fe203。 优选地，所述隔膜为滤纸，所述集电器为镍片。 优选地，所述电解液为Li2SO4溶液，该Li2SO4溶液的浓度为I?3mol/L。 本专利技术的有益效果如下: 本专利技术提供的对称型电化学电容器，以廉价且易得的碳布为电极原材料，制得的对称型电化学电容器电极材料面积大、单位面积电容高、循环性好、稳定性高，具有高能量密度和功率密度。本专利技术提供的对称型电化学电容器通过简单有效且环境友好的反应得到电化学性质优越的电极材料，并组装出对称型电化学电容器，其所用的设备简单，易于推广，可以通过调节反应液浓度及反应时间，以得到电化学性质有所区别的电极材料。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器的电极材料CC/Fe203的扫描电镜图； 图2为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器的电流密度为2mA/cm2时，CC/Fe203//CC/Fe203、CC/Fe203-l//CC/Fe203-l 和 CC/Fe203-2//CC/Fe203_2 的充放电曲线图； 图3为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器的电压扫描速率为10mV/S时，不同电压范围下CC/Fe203//CC/Fe203的循环伏安图； 图4为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器的电流密度为5mA/cm2时，不同电压范围下CC/Fe203//CC/Fe203的充放电曲线图； 图5为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器CC/Fe203//CC/Fe203单位面积电容随电流密度变化的曲线图； 图6为不同大小的CC/Fe203//CC/Fe203电化学电容器的尺寸展示图； 图7为10cm2的CC/Fe203//CC/Fe203电化学电容器点亮LED灯的展示图； 图8为本专利技术实施例提供对称型电化学电容器CC/Fe203//CC/Fe203能量密度随功率密度变化的曲线图。 【具体实施方式】 为使专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。 本专利技术公开了一种大面积电容材料，其为CC/Fe203,其中CC为一种碳布。该材料通过以下方法制备:将碳布置于Fe(NO3)3.9H20、Na2SO4的混合溶液(溶剂为50%乙醇)中密封水热反应一段时间，之后加热裂解，得到电极材料CC/Fe203。在本步骤中Fe3+通过水热反应水解在碳布上生成氢氧化物，之后通过热解形成电极材料CC/Fe203。 本专利技术对混合溶液的浓度及碳布的量并无特定要求，但为了操作的便利性，混合溶液中的 Fe (NO3) 3.9H20 的浓度优选为 0.03 ?0.07mmol/L, Fe (NO3) 3.9H20 和 Na2SO4 的物质的量的比优选为1:0.7?1.3，碳布的面积与溶液体积的比优选为Icm2:1?10mL。 本专利技术对密封水热反应与加热裂解的仪器并无特别限制，可以采用本领域技术人员熟知的装置。为提高效果，密封水热反应时间优选为3?9h，温度优选为90?150°C。加热裂解时间优选为I?3h，温度优选为350?450°C。 本专利技术还公开的一种对称型电化学电容器，包括:正极、负极、电解液、隔膜及集电器，两极的材料为CCVFe2O3，其中CC为碳布。本专利技术对隔膜材质及电解液类型并无特别限定。隔膜材质可有滤纸、聚偏二氟乙烯膜及醋酸纤维素膜等多种选择，优选为滤纸。电解液可有硫酸锂溶液，氢氧化钾溶液和硫酸钠溶液等多种选择，优选为硫酸锂溶液。本领域技术人员可容易知道，集电器可有金属箔、金属网、导电聚合物复合材料和膨胀金属等多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大面积电容材料，其特征在于，其为CC/Fe2O3，其中CC为一种碳布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，陈立锋，马骁，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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