一种无线充电超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无线充电超级电容器，包括正电极、负电极、设置在正电极和负电极之间的隔膜、电解液、封装外壳和充电模块，所述充电模块包括无线接收器以及无线发射器，所述无线接收器安装于所述正电极和负电极的预设位置，所述预设位置适于所述无线发射器向所述无线接收器提供无线电信号，所述无线发射器可控制地电连接于外部电源，通过对所述充电模块的通断，实现无线充电；本发明专利技术还提供一种新型N/F共掺杂碳材料作电极的超级电容器的制备方法，制备得到的超级电容器可实现无线充电、具有较高的功率密度和能量密度，且循环寿命较长。

Wireless charging super capacitor and preparation method thereof

The invention discloses a wireless charging capacitor, comprising a positive electrode, a negative electrode, arranged in a positive electrode and a negative electrode between the diaphragm and the electrolyte, package and charging module, the charging module includes a wireless receiver and a wireless transmitter, preset position the wireless receiving device is installed on the positive and negative electrode the electrode, the default location for the wireless transmitter provides a radio signal to the wireless receiver, wherein the wireless transmitter can be controlled electrically connected to an external power supply, through the charging module switching, wireless charging; method of preparing super capacitor of the invention also provides a new type of N/F Co doped carbon as electrode material of super capacitor prepared can realize wireless charging, power density and energy density is high, and long cycle life.

【技术实现步骤摘要】
一种无线充电超级电容器及其制备方法
本专利技术属于新能源新材料
，涉及一种超级电容器及其制备方法，具体涉及一种无线充电超级电容器及其制备方法。
技术介绍
随着经济社会的发展，人们对能源问题和环境问题的认识愈来愈深入，对清洁新型能源的需求越来越多。作为一种新型储能器件，超级电容器由于其循环寿命长、功率密度高、环保、安全等优点，引起了人们的强烈关注，被广泛应用于移动通信、电动汽车、消费电子、航空、军事等领域，是新一代清洁新能源装置的代表。超级电容器的性能与电极材料、电解液及其使用的隔膜有关，而电极材料是其中最主要的因素，因为电极材料性能的好坏直接决定超级电容器的循环性能的好坏和容量大小。目前最常用的电极材料是碳材料，其具有良好的导电性、比表面积高、密度低、孔道结构可控、价格便宜、抗化学腐蚀性能好，功率密度可达电池的10倍以上，但能量密度不及电池的十分之一，严重制约着超级电容器的推广应用。现有技术中，超级电容器的充电触点外露，但是，由于触点会因为变形、弹性失效、生锈或异物等因素造成充电接触不良，影响充电效果，同时，也容易造成安全事故，存在一定的安全隐患。因此，开发一种循环寿命长、功率密度和能量密度高的无线充电超级电容器有着广泛的市场价值和应用前景，是推动超级电容器商业化应用的关键技术。
技术实现思路
为克服现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种无线充电超级电容器及其制备方法。该超级电容器制备方法简单、价格低廉、具有较高的功率密度和能量密度，且循环寿命较长。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种无线充电超级电容器，包括正电极、负电极、设置在正电极和负电极之间的隔膜、电解液、封装外壳和充电模块，所述充电模块包括无线接收器以及无线发射器，所述无线接收器安装于所述正电极和负电极的预设位置，所述预设位置适于所述无线发射器向所述无线接收器提供无线电信号，所述无线发射器可控制地电连接于外部电源，通过对所述充电模块的通断，实现无线充电；所述超级电容器的外形可以是纽扣型、方型和圆柱型；电极形式可以是叠层、卷绕等形式；所述封装外壳为塑料封装外壳或金属封装外壳；所述正电极和负电极材料均为氮氟共掺杂碳材料；所述隔膜为多孔的Celgard膜、无纺布、纤维素隔膜、超细玻璃棉多孔隔膜，聚丙烯隔膜或乙烯-乙烯醇共聚物纤维隔膜；所述电解液为四氟硼酸胺的乙腈的溶液，电解液的溶质质量分数为80-90％，所述四氟硼酸胺选自四氟硼酸甲基三乙基胺、四氟硼酸四乙基胺、四氟硼酸三甲基乙基胺或四氟硼酸二甲基二乙基胺中的一种或几种；一种无线充电超级电容器的制备方法，包括如下步骤：1)氟氮碳源的制备：将乙烯基二茂铁、四氟乙烯、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乳化剂按比例混合均匀，滴在玻璃制成的模具内，放入在惰性氛围下的钴60-γ场内，采用辐射源辐照40-50分钟使其发生辐射自由基聚合反应；2)初始碳化：将步骤1)中制备得到的氟氮碳源在惰性气体氛围保护下，于400℃～500℃下碳化2～4小时，得到初始碳化的氮氟共掺杂碳材料；3)碳材料活化：将步骤2)中制备得到的初始碳化的氮氟共掺杂碳材料浸泡在60-80℃下质量分数为50-60％的磷酸溶液中40-50小时，取出用去离子水洗涤过滤，真空干燥，后按质量比为1:2在产物中加入KOH，并混合均匀；4)碳化：将步骤3)中用KOH活化的氮氟共掺杂碳材料，在惰性气体氛围保护下，于800℃～1000℃下碳化4小时得到氮氟共掺杂碳材料；5)正、负电极的制备：按质量比9:2:1:5的比例分别称取氮氟共掺杂碳材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇，混合，超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片，取适量置于1cm×1cm集流体上，在10MPa压力下压制成正、负电极。最后将该正、负电极放入真空烘箱，在110-120℃下烘干，待用；6)超级电容器组装：将上述步骤中制备得到的正负电极上涂敷导电胶，引出导线，导线上安装无线接收器，然后将其与隔膜、电解液一起封装在外壳里，得到超级电容器；其中，步骤1)中所述乙烯基二茂铁、四氟乙烯、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乳化剂的质量之比为3:1:2:0.1；所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚氧丙烯聚乙烯甘油醚、壬基酚聚氧乙烯醚；所述惰性氛围为氮气氛围、氩气氛围、氦气氛围、氖气氛围中的一种或几种；所述集流体为泡沫镍、冲孔镀镍钢带、钢带或不锈钢网中的一种或几种；由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：(1)本专利技术提供的无线充电超级电容器制备方法简单，对设备要求不高；(2)本专利技术提供的无线充电超级电容器，循环寿命长、功率密度和能量密度高；(3)本专利技术提供的无线充电超级电容器，电极材料采用新的碳源，并同时掺杂N/F，有利于提高超级电容器循环寿命和能量密度；先将二茂铁引入到大分子中，后通过初始碳化、酸处理、碳化等步骤制备得到的电极材料比表面积大，有利于提高超级电容器的容量和功率密度；(4)本专利技术提供的无线充电超级电容器，利用无线发射与接收技术，实现了无线充电，避免了充电触点外露，由于触点变形、弹性失效、生锈或异物等因素造成的充电接触不良及可能引起的安全事故。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合实施例对本专利技术产品作进一步详细的说明。本实施例中所使用到的原料来自于国药集团化学试剂有限公司。实施例1：一种无线充电超级电容器，包括氮氟共掺杂碳材料制得的正电极、氮氟共掺杂碳材料制得的负电极、设置在正电极和负电极之间的多孔的Celgard膜、溶质质量分数为80％的四氟硼酸甲基三乙基胺的乙腈溶液、封装外壳和充电模块，所述充电模块包括无线接收器以及无线发射器，所述无线接收器安装于所述正电极和负电极的预设位置，所述预设位置适于所述无线发射器向所述无线接收器提供无线电信号，所述无线发射器可控制地电连接于外部电源，通过对所述充电模块的通断，实现无线充电；所述超级电容器的外形是纽扣型；电极形式是叠层形式；所述封装外壳为塑料封装外壳；一种无线充电超级电容器的制备方法，包括如下步骤：1)氟氮碳源的制备：将乙烯基二茂铁300g、四氟乙烯100g、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪200g、十二烷基苯磺酸钠10g混合均匀，滴在玻璃制成的模具内，放入在惰性氛围下的钴60-γ场内，采用辐射源辐照40分钟使其发生辐射自由基聚合反应；2)初始碳化：将步骤1)中制备得到的氟氮碳源在氮气氛围保护下，于400℃下碳化2小时，得到初始碳化的氮氟共掺杂碳材料；3)碳材料活化：将步骤2)中制备得到的初始碳化的氮氟共掺杂碳材料浸泡在60℃下质量分数为50％的磷酸溶液中40小时，取出用去离子水洗涤过滤，在真空中100℃下干燥24小时，后称取产物200g，再在产物中加入KOH400g，并混合均匀；4)碳化：将步骤3)中用KOH活化的氮氟共掺杂碳材料，在氮气氛围保护下，于800℃下碳化4小时得到氮氟共掺杂碳材料；5)正、负电极的制备：分别称取90g氮氟共掺杂碳材料、20g乙炔黑、10gPTFE乳液、50g乙醇，混合，超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片，取适量置于1cm×1cm泡沫镍上，在10MPa压力下压制成正、负电极。最后将该正本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线充电超级电容器，其特征在于，包括正电极、负电极、设置在正电极和负电极之间的隔膜、电解液、封装外壳和充电模块，所述充电模块包括无线接收器以及无线发射器，所述无线接收器安装于所述正电极和负电极的预设位置，所述预设位置适于所述无线发射器向所述无线接收器提供无线电信号，所述无线发射器可控制地电连接于外部电源，通过对所述充电模块的通断，实现无线充电；所述正电极材料和负电极材料均为氮氟共掺杂碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种无线充电超级电容器，其特征在于，包括正电极、负电极、设置在正电极和负电极之间的隔膜、电解液、封装外壳和充电模块，所述充电模块包括无线接收器以及无线发射器，所述无线接收器安装于所述正电极和负电极的预设位置，所述预设位置适于所述无线发射器向所述无线接收器提供无线电信号，所述无线发射器可控制地电连接于外部电源，通过对所述充电模块的通断，实现无线充电；所述正电极材料和负电极材料均为氮氟共掺杂碳材料。2.根据权利要求1所述的无线充电超级电容器，其特征在于：所述隔膜为多孔的Celgard膜、无纺布、纤维素隔膜、超细玻璃棉多孔隔膜，聚丙烯隔膜或乙烯-乙烯醇共聚物纤维隔膜一种或几种。3.根据权利要求1所述的无线充电超级电容器，其特征在于：所述电解液为溶质质量分数为80-90%四氟硼酸胺的乙腈的溶液。4.根据权利要求3所述的无线充电超级电容器，其特征在于：所述四氟硼酸胺选自四氟硼酸甲基三乙基胺、四氟硼酸四乙基胺、四氟硼酸三甲基乙基胺或四氟硼酸二甲基二乙基胺中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的无线充电超级电容器，其特征在于：所述超级电容器的外形是纽扣型、方型或圆柱型中的一种。6.根据权利要求1所述的无线充电超级电容器，其特征在于：所述封装外壳为塑料封装外壳或金属封装外壳。7.一种制备权利要求1-6任一项所述的无线充电超级电容器的方法，其特征在于：包括如下步骤：1）氟氮碳源的制备：将乙烯基二茂铁、四氟乙烯、2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乳化剂按比例混合均匀，滴在玻璃制成的模具内，放入在惰性氛围下的钴60-γ场内，采用辐射源辐照40-50分钟使其发生辐射自由基聚合反应；2）初始碳化：将步骤1）中制备得到的氟氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：向红先，
申请(专利权)人：成都育芽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51