一种高性能对称型超级电容器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能对称型超级电容器，包括以下步骤：电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料；将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；在两片制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。本发明专利技术制得的电容器倍率性能好，循环稳定性能优异，且该制备方法操作简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及电化学领域，具体的涉及一种高性能对称型超级电容器的制备方法。
技术介绍
：全球变暖和化石燃料的日益枯竭迫使人们大力发展可持续和可再生能源，目前，解决日趋短缺的能源问题，仍是人类面临的巨大挑战之一。因此，学者们纷纷投身新能源领域，在寻找清洁、高效和可再生能源的同时，也积极关注能量存储。太阳能和风能作为最具有发展前景的新能源引起了学者们极大的兴趣，并得到了快速发展，然而这些能源并不稳定，如太阳能在夜晚不能工作，风能的提供也存在不确定性，因此需要储能系统对能量进行存储后再加以利用。近几年，超级电容器作为储能器件扮演越来越重要的角色随着信息技术、电子产品和车用能源等领域中新技术的迅速发展，人们更加关注超级电容器的研究与开发。超级电容器通常也被称为法拉第准电容器、电化学电容器或双电层电容器。超级电容器与传统电容器的储能机理不同，它是通过电极和电解液之间的界面和电极表面或内部可逆的氧化还原反应存储电荷，其性能介于传统电容器和二次电池之间，具有高于蓄电池的功率密度和传统静电电容器的能量密度，其容量可达到几百法拉甚至上千法拉。此外，超级电容器具有工作温度范围宽、使用寿命长和对环境无污染等特点，是一种既高效实用又方便环保的能量存储装置。影响超级电容器性能的主要因素是电极材料，如何制得稳定性好，高能量密度、高能量密度的电极材料是制备容量大、循环性能优异的超级电容器的关键。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种高性能对称型超级电容器的制备方法，该制备方法简单，制得的电容器稳定性好，倍率性能优异。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高性能对称型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为0.1mm/s-10m/s，间距为0.001-2mm。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述含氧气氛为空气气氛。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，NiO/泡沫镍复合材料中NiO是由3-5nm的单个颗粒随机堆积在泡沫镍片表面而成的具有多孔性质的微米级颗粒组成。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述氢氧化钾、聚乙烯醇和水的质量比为1:1：(20-35)。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，氢氧化钾、聚乙烯醇和水的混合温度为70-90℃，混合时间为30-60min。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用激光烧蚀的方法制得电容器的电极材料，激光加工具有快速、高效、可控性和均匀性强等优点，制得的纳米NiO具有高比表面积、高活性等优点，其直接生长于泡沫镍表面，结合牢固，该电极材料能量密度大，稳定性好，由其制得的电容器循环稳定性好，且倍率性能优异。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种高性能对称型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为1mm/s，间距为0.001-2mm；氛围为空气气氛；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；其中，氢氧化钾、聚乙烯醇和水的质量比为1:1：23，三者混合温度为70℃，混合时间为30min；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。实施例2一种高性能对称型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为5mm/s，间距为0.001-2mm；氛围为空气气氛；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；其中，氢氧化钾、聚乙烯醇和水的质量比为1:1：26，三者混合温度为90℃，混合时间为60min；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。实施例3一种高性能对称型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μJ-1mJ，激光扫描速度为1cm/s，间距为0.001-2mm；氛围为空气气氛；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；其中，氢氧化钾、聚乙烯醇和水的质量比为1:1：29，三者混合温度为75℃，混合时间为40min；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。实施例4一种高性能对称型超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；其中，聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ-10MHZ，激光脉冲能量为0.01μ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能对称型超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。

【技术特征摘要】
1.一种高性能对称型超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)电极材料的制备：首先将泡沫镍片清洗干燥后置于激光加工器基台上，然后将聚焦高能密度脉冲激光束在含氧气氛中聚焦于泡沫镍片表面，最后将激光束以均匀的速度对泡沫镍片表面进行扫描处理，制得NiO/泡沫镍复合材料，即为对称型超级电容器的电极材料；(2)电解质的制备将氢氧化钾、聚乙烯醇和水充分混合后得到氢氧化钾凝胶电解质；(3)组装在两片步骤(1)制得的NiO/泡沫镍复合材料表面分别涂抹步骤(2)制得的氢氧化钾凝胶电解质，然后将两片电极一起压实，烘干后用保护膜封装，制得对称型超级电容器。2.如权利要求1所述的一种高性能对称型超级电容器的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述聚焦高能密度脉冲激光为飞秒、皮秒或纳秒型，激光波长为紫外光、可见光或红外光，激光频率为1KHZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风浪，李舒歆，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44