一种非对称超级电容器的制备方法技术

本发明专利技术提供一种非对称超级电容器的制备方法，涉及超级电容器技术领域，本发明专利技术以氧化亚铜为牺牲模板，通过常温搅拌，得到氢氧化钴，再通过水热法对氢氧化钴硫化得到空心硫化钴粉末，这空心结构能缩短离子的扩散距离，提高了活性物质的利用率，从而提高了材料的比电容，种以硫化钴粉末为正极，多孔碳材料为负极，组装制备得到了不对称的超级电容器，该电容器具有很宽的电势窗口，提高了电容器的能量密度和功率密度。

Method for preparing asymmetric super capacitor

The invention provides a preparation method of asymmetric supercapacitor, relates to the technical field of super capacitor, the invention with cuprous oxide as a sacrificial template, through stirring at normal temperature, obtained cobalt hydroxide by hydrothermal method, and then get the hollow cobalt sulfide powder of cobalt hydroxide sulfide, which can shorten the diffusion distance of the hollow structure of ion and improve the utilization of active material, so as to improve the material specific capacitance, with cobalt sulfide powder as anode, porous carbon materials as anode, the assembly has been prepared by super capacitor asymmetric, the capacitor has a wide potential window, improving the energy density and power density of the capacitor.

【技术实现步骤摘要】
一种非对称超级电容器的制备方法
本专利技术涉及超级电容器
，具体涉及一种非对称超级电容器的制备方法。
技术介绍
超级电容器又名电化学电容器，兼具锂离子电池和传统的电解电容器的特点，能在瞬间进行充放电，可以满足大功率甚至超高领域等特殊要求，且循环寿命超长，安全可靠性高，在交通、移动通信、信息技术、航空航天和国防科技等领域，具有巨大的应用前景。根据储能机理的不同，用于超级电容器的电极材料可分为两类：一类基于高比表面积的碳材料与电解液界面的双电层储存电荷的电双层型电极材料；另一类是在电极表面或体相中的二维或三维空间上，通过电化学活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附、脱附或氧化还原反应存储能量的法拉第准电容(赝电容)电极材料。法拉第准电容一般很大，在电极面积相同的情况下，通常是电双层电容的10～100倍。根据超级电容器的结构，可以将超级电容器分为两大类：一类是正负极采用同种电极材料的对称型超级电容器；另一类是以电双层型的碳材料作为负极，赝电容型电极材料作为正极的非对称超级电容器。较低的能量密度一直是超级电容器的致命弱点。如何在保持较高功率密度的前提下，提高超级电容器的能量密度，是国内外研究的热点，也是发展新一代超级电容器的趋势。根据能量密度的计算公式E＝0.5CV2，超级电容器的能量密度可以通过比电容和工作电压两个方面来改善。从比容的角度看，可以选用具有高比电容的电极材料，如赝电容型电极材料。从工作电压的角度看，可通过选择合适的正极和负极材料，构建非对称超级电容器来拓宽整个电容器的工作电压。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种非对称超级电容器的制备方法，提高了电容器的功率密度和能量密度，拓宽了超级电容器的应用范围。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种非对称超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)分别取1～2mLCuCl2溶液、1～2mLKOH溶液加入35～40mL去离子水中，搅拌30～90s后，加入1～2mL抗坏血酸溶液，搅拌15～20min，将沉淀离心分离，洗涤，50～60℃下真空干燥2～6h，得到氧化亚铜粉末，将氧化亚铜、PVP依次加入50mL溶剂中，超声5～20min后，加入CoCl2溶液，搅拌5～10min，加入Na2S2O3溶液，搅拌10～30min后，将产物离心分离，洗涤，50～80℃下干燥2h，得到氢氧化钴；(2)将氢氧化钴加入50mLNa2S溶液中，超声分散均匀后，移入60mL高压反应釜中，140～160℃下水热反应8～10h，自然冷却至室温，产物离心分离，洗涤，50℃下真空干燥2h，得到黑色的硫化钴粉末；(3)将硫化钴、导电剂放入研钵中研磨3～5min后，加入1～2mL乙醇，研磨5～10min后加入粘结剂，调节混合物为浆状，在基底上进行压片，将电极片在在真空干燥箱中60℃干燥12h，得到正极，以多孔碳为负极材料，按同样方法制备负极；(4)将正极和负极放入电解液中浸泡10～30min，取出后，对电极进行组装，得到非对称超级电容器。优选的，所述CuCl2·2H2O的浓度为0.1～0.2M，所述抗坏血酸的浓度为0.1～0.2M，所述KOH的浓度为1.5～2M。优选的，所述溶剂为水和乙醇的任意比混合物。优选的，所述Na2S的浓度为0.02～0.05M。优选的，所述导电剂为乙炔黑、碳纤维、碳纳米管、科琴碳黑中的一种。优选的，所述粘结剂为聚四氟乙烯或偏聚四氟乙烯。优选的，所述多孔碳、导电剂和粘结剂的质量比为80：15：5。优选的，所述不对称电极的工作电压为1.7V。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的一种新型非对称超级电容器的以空心硫化钴为正极材料，它具有很大的表面积和较高的理论电容，以多孔碳为负极材料，它具有来源广、制备简单，且电压范围广的特点，将硫化钴和活性炭组合，有效的将电容器的工作电压提高到1.7V，从而提高了电容器的能量密度和功率密度，本专利技术所述的超级电容器制作过程可控性好。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种非对称超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)分别取2mL浓度为0.1M的CuCl2溶液、取1mL浓度为2M的KOH溶液加入40mL去离子水中，搅拌30s后，加入1mL浓度为0.2M的抗坏血酸溶液，搅拌20min，将砖红色沉淀离心分离，洗涤，60℃下真空干燥2h，得到氧化亚铜粉末，将60mg氧化亚铜、850mgPVP依次加入50mL水和乙醇的混合溶液中，超声5min后，加入CoCl2溶液，搅拌5min，加入20mL浓度为1.0M的Na2S2O3溶液，搅拌30min后，将产物离心分离，洗涤，60℃下干燥2h，得到粉色氢氧化钴；(2)将氢氧化钴加入50mL浓度为0.02M的Na2S溶液中，超声分散均匀后，移入60mL高压反应釜中，160℃下水热反应8h，自然冷却至室温，产物离心分离，洗涤，50℃下真空干燥2h，得到黑色的硫化钴粉末；(3)将硫化钴、碳纳米管放入研钵中研磨3～5min后，加入1～2mL乙醇，研磨5～10min后加入偏聚四氟乙烯，其中硫化钴、乙炔黑和偏聚四氟乙烯的质量比为80:15:5，调节混合物为浆状，在基底上进行压片，将电极片在在真空干燥箱中60℃干燥12h，得到正极，以多孔碳为负极材料，按同样方法制备负极；(4)将正极和负极放入6M氢氧化钾溶液液中浸泡10～30min，取出后，以玻璃纤维滤纸作为隔膜，对电极进行组装，得到非对称超级电容器。实施例2：一种非对称超级电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)分别取1mL浓度为0.1M的CuCl2溶液、取1.5mL浓度为2M的KOH溶液加入40mL去离子水中，搅拌60s后，加入1mL浓度为0.1M的抗坏血酸溶液，搅拌15min，将砖红色沉淀离心分离，洗涤，50℃下真空干燥5h，得到氧化亚铜粉末，将60mg氧化亚铜、800mgPVP依次加入50mL水和乙醇的混合溶液中，超声15min后，加入CoCl2溶液，搅拌5min，加入20mL浓度为1.0M的Na2S2O3溶液，搅拌20min后，将产物离心分离，洗涤，50℃下干燥2h，得到粉色氢氧化钴；(2)将氢氧化钴加入50mL浓度为0.04M的Na2S溶液中，超声分散均匀后，移入60mL高压反应釜中，150℃下水热反应8h，自然冷却至室温，产物离心分离，洗涤，50℃下真空干燥2h，得到黑色的硫化钴粉末；(3)将硫化钴、乙炔黑放入研钵中研磨3～5min后，加入1～2mL乙醇，研磨5～10min后加入聚四氟乙烯，其中硫化钴、乙炔黑和聚四氟乙烯的质量比为80:15:5，调节混合物为浆状，在基底上进行压片，将电极片在在真空干燥箱中60℃干燥12h，得到正极，以多孔碳为负极材料，按同样方法制备负极；(4)将正极和负极放入6M氢氧化钾溶液液中浸泡10～30min，取出后，以玻璃纤维滤纸作为隔膜，对电极进行组装，得到非对称超级电容器。实施例3：一种非对称超级电容器的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别取1～2mL CuCl

【技术特征摘要】
1.一种非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别取1～2mLCuCl2溶液、1～2mLKOH溶液加入35～40mL去离子水中，搅拌30～90s后，加入1～2mL抗坏血酸溶液，搅拌15～20min，将沉淀离心分离，洗涤，50～60℃下真空干燥2～6h，得到氧化亚铜粉末，将氧化亚铜、PVP依次加入50mL溶剂中，超声5～20min后，加入CoCl2溶液，搅拌5～10min，加入Na2S2O3溶液，搅拌10～30min后，将产物离心分离，洗涤，50～80℃下干燥2h，得到氢氧化钴；(2)将氢氧化钴加入50mLNa2S溶液中，超声分散均匀后，移入60mL高压反应釜中，140～160℃下水热反应8～10h，自然冷却至室温，产物离心分离，洗涤，50℃下真空干燥2h，得到黑色的硫化钴粉末；(3)将硫化钴、导电剂放入研钵中研磨3～5min后，加入1～2mL乙醇，研磨5～10min后加入粘结剂，调节混合物为浆状，在基底上进行压片，将电极片在在真空干燥箱中60℃干燥12h，得到正极，以多孔碳为负极材料，按同...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘虹，
申请(专利权)人：吴中区穹窿山倪源交通器材经营部，
类型：发明
国别省市：江苏,32