一种电化学电容器制造技术

本发明专利技术提供了一种电化学电容器，包括：正极、负极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜，所述电化学电容器负极的材料为二硫化钼或二硫化钼复合材料。上述负极材料来源广泛、价格便宜，降低了电化学电容器的成本。本发明专利技术采用的负极材料是层状结构，并且具有较大的层间距，充电时电解液中的离子嵌入层状结构的负极材料中，从而使大量电荷存储在电极中，而在放电时这些进入负极材料晶格中的离子又会重新回到电解液中，同时储存的电荷通过外电路释放出来。本发明专利技术采用的负极材料为层状结构，便于电解液中的大量离子储存在负极材料中，同时也有利于粒子的嵌入和脱出，从而提高电化学电容器的能量密度和功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电容器领域，尤其涉及一种电化学电容器。
技术介绍
电化学电容器又称超级电容器，由正极、负极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜组成。电化学电容器是一种新型的电化学能量储存和转换装置，与传统的电容器相比具有更高的法拉第比电容量和能量密度；与蓄电池相比则具有功率密度高、充放电时间短、循环性好、使用寿命长和便于维护的特点。电化学电容器具有传统电容器和蓄电池的双重功能，其功率密度远高于蓄电池，能量密度远高于传统电容器，因而填补了这两种传统技术的空白。电化学电容器也是一种介于传统电容器与二次电池之间的新型储能器件。由于它具有比功率高、比容量大、循环寿命长等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。大功率电化学电容器可以用作电动车辆的负载均衡装置，在电动车辆的启动、加速、爬坡等阶段提供辅助动力，在刹车时快速存储发电机产生的大电流。中小功率的电化学电容器也可以用作计算机、电焊机、闪光灯和手持电子装置的辅助电源等。电化学电容器最大的优势在于它具有较高的功率密度，即优良的快速充放电性能；缺点是它的能量密度相对于很多电池较低。为了提高电化学电容器的能量密度，研究者提出了混杂性电化学电容器的概念，即电容器的一个电极使用双电层电容器的碳材料，另一个电极使用电池材料。电池电极材料的引入使得这类混杂型电化学电容器的能量密度大大提高。现有技术中混杂性电化学电容器的电池材料常采用锂嵌入化合物，并且使用的电解液含有锂盐，因此这类混杂型电容器又称锂离子杂化电容器。然而锂作为自然界中一种稀少金属，其含量是有限的，所以这类电容器的成本是很高的。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种低成本的电化学电容器，并且本专利技术提供的电化学电容器具有较高的能量密度和功率密度。有鉴于此，本专利技术公开了一种电化学电容器，包括负极、正极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜；所述负极的材料为二硫化钥或二硫化钥复合材料。优选的，所述二硫化钥复合材料为二硫化钥和碳的复合材料。优选的，所述电解液为锂盐的有机溶液或钾盐的有机溶液。优选的，所述锂盐或所述钾盐为中性锂盐或中性钾盐。优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂或四氟硼酸锂。 优选的，所述钾盐为六氟磷酸钾或高氯酸钾。优选的，所述有机溶液的溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酷和碳酸甲乙酷中的一种或两种。优选的，所述锂盐的有机溶液的浓度为0. 5M^1. 5M。优选的，所述钾盐的有机溶液为饱和溶液。优选的，所述正极的材料为活性炭或石墨。与现有技术相比，本专利技术提供的电化学电容器的负极材料为二硫化钥或二硫化钥复合材料，上述负极材料来源广泛、价格便宜，降低了电化学电容器的成本。本专利技术采用的二硫化钥或二硫化钥复合材料是层状结构，并且具有较大的层间距，充电时电解液中的离子嵌入层状结构的负极材料中，从而使大量电荷存储在电极中，而在放电时这些进入负极材料晶格中的离子又会重新回到电解液中，同时储存的电荷通过外电路释放出来。 电化学电容器充放电的过程是电解液中的离子在负极材料晶格中嵌入和脱出的反应过程，负极材料的层间距较大，更有利于储存大量的离子和便于离子快速的嵌入和脱出，从而使电化学电容器具有较高的能量密度和功率密度。另外，电化学电容器在充放电过程中仅发生离子的嵌入和脱出，没有发生其它化学反应，电极结构并没有发生变化，因此这种电化学电容器具有较好的循环寿命。附图说明图I为市售的二硫化钥和实施例I制备的球磨二硫化钥的X射线衍射图；图2为本专利技术实施例2制备的水热合成二硫化钥和实施例3制备的二硫化钥和碳的复合材料的X射线衍射图；图3为市售二硫化钥的扫描电镜图；图4为本专利技术实施例I制备的球磨二硫化钥的扫描电镜图；图5为本专利技术实施例2制备的水热合成二硫化钥的扫描电镜图；图6为本专利技术实施例3制备的二硫化钥和碳的复合材料的扫描电镜图；图7为本专利技术实施例4制备的市售二硫化钥的单电极比容量曲线图；图8为本专利技术实施例4制备的球磨二硫化钥的单电极比容量曲线图；图9为本专利技术实施例4制备的水热合成二硫化钥的单电极比容量曲线图；图10为本专利技术实施例4制备的二硫化钥和碳的复合材料的单电极比容量曲线图；图11为本专利技术实施例5制备的二硫化钥和活性炭组装的不对称电容器、活性炭和活性炭组装的对称电容器的能量密度和功率密度曲线图；图12为本专利技术实施例6制备的水热合成二硫化钥与石墨组装的全电池在不同工作电压下的循环曲线图。具体实施例方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种电化学电容器，包括负极、正极、电解液以及介于正极和负极的隔膜，所述负极的材料为二硫化钥或二硫化钥复合材料。根据二硫化钥来源的不同，所述二硫化钥优选为市售二硫化钥、球磨二硫化钥或水热合成二硫化钥，上述市售二硫化钥、球磨二硫化钥或水热合成二硫化钥均具有层状结构，并且具有较大的层间距。所述球磨二硫化钥由市售的二硫化钥球磨15tT24h得到。所述水热合成二硫化钥优选按下述方法制备将无水钥酸钠和硫脲溶解于去离子水中，在1800C 250°C下水热24tT48h，将产物依次进行洗涤和干燥，即得到水热合成二硫化钥。所述二硫化钥复合材料优选为二硫化钥和碳的复合材料，上述二硫化钥和碳的复合材料为层状结构，且层间距比较大。所述二硫化钥和碳的复合材料优选按下述方法制备将无水钥酸钠、硫脲和葡萄糖溶解于二次水中，在180°C 250°C水热24tT48h，将产物依次进行洗涤和干燥后，在氮气和氢气混合气氛中，在700°C、00°C煅烧，即得到二硫化钥和碳的复合材料。为了提高电化学电容器的性能，对电化学电容器的电解液进行了限定。本专利技术所 述电化学电容器的电解液优选为锂盐的有机溶液或钾盐的有机溶液，更优选为锂盐的有机溶液。所述锂盐或钾盐优选为中性锂盐或中性钾盐。所述锂盐优选为六氟磷酸锂、高氯酸锂或四氟硼酸锂，上述锂盐在有机溶液中具有较大的溶解度，并且比较稳定，因此在电解液中存在锂离子较多，能够为电解液提供较多的自由离子，有利于提高电化学电容器的性能。所述钾盐优选为六氟磷酸钾或高氯酸钾。本专利技术所述有机溶液的溶剂优选为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的一种或两种。上述有机溶剂具有较低的粘度，使电解液中的离子具有较快的迁移速度，并且所述有机溶剂具有适中的导电率和较宽的电位窗，从而有利于提高电化学电容器的能量密度和功率密度。本专利技术所述锂盐的有机溶液的浓度优选为0. 5M^1. 5M，若盐浓度过高会导致电解液的粘度增加，不利于锂离子快速迁移至电极表面发生嵌入和脱出反应。上述钾盐的有机溶液优选为饱和溶液。本专利技术的电化学电容器的负极材料为二硫化钥或二硫化钥复合材料，上述负极材料来源广泛、价格便宜，有利于降低电化学电容器的成本。同时上述负极材料都是层状结构，且层间距较大，因此有利于电解液中的离子在层间快速嵌入和脱出，从而有利于提高电化学电容器的能量密度和功率密度。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的电化学电容器进行详细介绍，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。实施例I将市售的二硫化钥球磨2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种电化学电容器，包括负极、正极、电解液以及介于正极和负极之间的隔膜；其特征在于，所述负极的材料为ニ硫化钥或ニ硫化钥复合材料。2.根据权利要求I所述的电化学电容器，其特征在于，所述ニ硫化钥复合材料为ニ硫化钥和碳的复合材料。3.根据权利要求I所述的电化学电容器，其特征在于，所述电解液为锂盐的有机溶液或钾盐的有机溶液。4.根据权利要求3所述的电化学电容器，其特征在于，所述锂盐或所述钾盐为中性锂盐或中性钾盐。5.根据权利要求3所述的电化学电容器，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂或四...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，赵立平，齐力，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：