【技术实现步骤摘要】
一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器及其制备方法和应用
[0001]本专利技术涉及电化学储能
，更具体地说涉及一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器及其制备方法和应用。
技术介绍
[0002]超级电容器是一种新型的储能器件，具有快速充放电、功率密度高并且较长循环寿命的特点，同时还在解决环境问题，降低成本方面具有优异的表现。在便携式电子设备、轨道交通以及航天设备中应用广泛。但是商用超级电容器的能量密度仍然亟需提高。因此制备具有更高功率密度和能量密度、优异的倍率性能的电极材料成为各国科研人员的研究热点。混合超级电容器是指由双电层型电容器的电极材料作为正极材料和电池型电容器的电极材料作为负极材料组成的超级电容器结构。由不同性质的两种电极材料组成的超级电容器能够在一个电化学储能器件中组合双电层和电池两种储能机理，整合两者的优势，拓宽了电压窗口，表现出优于单个超级电容器的电化学性能，即拥有更高的功率密度和能量密度，同时还能保证更好的循环稳定性和耐受性。具体而言，就是混合型超级电容器既能够具有电池较高的能量密度，又具有超级电容器较高...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器，其特征在于：按照下述步骤进行：步骤1，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)和2
‑
甲基咪唑的甲醇溶液在室温20
‑
25℃下，搅拌0.5
‑
1.5h后，离心，得到2
‑
甲基咪唑锌盐MAF
‑
4(ZIF
‑
8)颗粒，将上述2
‑
甲基咪唑锌盐MAF
‑
4(ZIF
‑
8)颗粒与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行包覆,得到ZIF
‑
8@PVP颗粒；步骤2，将步骤1制备得到的ZIF
‑
8@PVP颗粒置于真空管式炉氩气气氛下加热处理，加热温度为600
‑
900℃，加热时间为1
‑
4h，加热后得到的ZIF
‑
8@PVP颗粒经过盐酸(HCl)酸处理后，得到多孔碳材料，将上述多孔碳材料和KOH以质量比为1：(1.5
‑
5)混合后活化处理，活化处理的温度为65
‑
80℃，得到粉末，将上述粉末在真空管式炉中氩气气氛下加热处理，加热温度为600
‑
900℃，加热时间为1
‑
4h，得到多层多孔碳材料；步骤3，将步骤2制备得到的多层多孔碳材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯按照质量比为(6
‑
9.5)：(0.5
‑
2.5)：(0.5
‑
2.5)在研钵中研磨1
‑
4h后，得到正极材料墨水；步骤4，将导电银胶分散于N
‑
甲基吡咯烷酮中，超声后得到工作电极墨水，将上述工作电极墨水打印在柔性石头纸上，得到平面叉指型集流体，将上述平面叉指型集流体作为工作电极、打磨好的锌片作为对电极，Ag/AgCl作为参比电极，ZnSO4水溶液作为电镀液进行原位电镀后，得到的原位电镀锌作为负极；步骤5，将步骤3中制备得到的正极材料墨水打印在另一极银集流体上，即得到以多层多孔碳材料作为正极材料，将步骤4中原位电镀锌作为负极材料的平面叉指结构，将上述负载有正极材料的极银集流体置于真空干燥箱中，干燥1
‑
5h后，浸泡在ZnSO4水溶液中，得到锌离子混合微型超级电容器。2.根据权利要求1所述的一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器，其特征在于：在步骤2中，真空管式炉的处理温度范围为700
‑
850℃，恒温时间范围为1
‑
2.5h，多孔碳材料和KOH以质量比为1：(2.5
‑
4)，处理温度为70
‑
90℃，进一步真空管式炉处理温度范围为700
‑
850℃，恒温时间范围为1
‑
2.5h。3.根据权利要求1所述的一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器，其特征在于：在步骤3中，多层多孔碳材料、导电炭黑、聚偏氟乙烯质量比为(7
‑
8.5)：(1
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1.5)：(1:1.5)在研钵中研磨1
‑
3.5h，得到正极材料墨水。4.根据权利要求1所述的一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器，其特征在于：在步骤4中，原位电镀锌的电镀时间为2000
‑
3000s，ZnSO4水溶液的浓度为0.5
‑
2M；在步骤5中，真空干燥箱的温度为50
‑
65℃，干燥时间为2
‑
4h，ZnSO4水溶液浓度为0.1
‑
2M。5.一种墨水直写锌离子混合微型超级电容器的制备方法，其特征在于：按照下述步骤进行：步骤1，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·
6H2O)和2
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘树生，佟照刚，谷一帆，王希军，彭守健，刘峥，荆冰，许鑫华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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