[发明专利]一种三电极超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学电容器，尤其涉及一种三电极超级电容器。

背景技术

超级电容器也称电化学电容器，是一种新型的储能元件，它介于传统电容器和二次电池之间，其容量要远大于传统电容器，高倍率充放电性能则远远优于二次电池。在研究电极材料、电解液或正负极质量匹配等问题时，需要用到三电极的方法，即采用包含工作电极、对电极和参比电极的电化学原型器件。具体来说，在采用电解质的水溶液作为电解液时，一般采用标准氢电极、饱和甘汞电极、HgHgO电极、HgHgSO₄电极等，但是在采用有机电解液时这些参比电极就都不适用了。有机电解液的锂离子电池通常采用金属锂作为参比电极，但是不适用于具有双电层电容特性的超级电容器，取而代之的是贵金属银或铂、并加入1000ppm浓度的Cl^-离子（Yao Chen等，《Carbon》2011年，第49卷第570-580页）。因此，很有必要采用成本更低的参比电极。另外，采用有机电解液的三电极电化学器件一般都是采用内衬聚四氟乙烯的不锈钢模具，电极片裁制成直径约为15mm的圆片放入模具中，用弹簧控制装配压力，在手套箱中组装起来（A.B.Fuertes等，《Electrochimica Acta》2005年，第50卷第2799-2805页）。这种装置模具价格比较高、组装起来比较复杂。

发明内容

本发明的目的克服现有技术组装复杂、价格高的缺点，提出一种三电极超级电容器。本发明制作工艺更为简单，成本更低。

本发明采用了价格低廉、使用方便的碳基材料制成参比电极，并且采用了工艺操作上十分简单的铝塑复合膜软包装壳体和新的三电极结构，因而大大降低了工艺成本，使制备三电极超级电容器更为方便、快捷。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种三电极超级电容器，包括电极极耳、壳体、封装于壳体内的正极片、负极片、参比电极、隔膜和有机电解液，有机电解液含浸于正极片、负极片、参比电极、隔膜之中。所述的超级电容器至少包括一个正极片和一个负极片，正极片涂布有电化学活性材料的表面与负极片涂布有电化学活性材料的表面相对布置，中间用隔膜隔开。所述的参比电极与正极片或负极片相对布置，参比电极涂布有电化学活性材料的表面与正极片或负极片之间用隔膜隔开。所述的电极极耳的一端分别与正极片、负极片和参比电极相连接，电极极耳的另一端伸出壳体外。

所述的壳体由铝塑复合膜制成。

所述的正极片和负极片的电化学活性材料选自：活性炭、介孔炭、活性的炭纤维、碳气凝胶、纳米碳管、石墨烯中的一种或多种。

所述的参比电极的电化学活性材料选自：活性炭、介孔炭、活性的炭纤维、碳气凝胶、纳米碳管、石墨烯、炭黑、石墨中的一种或多种。

所述的有机电解液可以是四氟硼酸四乙基铵、四氟硼酸甲基三乙基铵的碳酸丙烯酯或乙腈的溶液，所述的有机电解液可以是阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、N-丁基-N-甲基吡咯烷，阴离子为四氟硼酸根离子、双三氟甲基磺酰亚胺根离子的离子液体，所述的有机电解液也可以是所述阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑、1-丁基-3-甲基咪唑、N-丁基-N-甲基吡咯烷，阴离子为四氟硼酸根离子、双三氟甲基磺酰亚胺根离子的离子液体的碳酸丙烯酯或乙腈的溶液。

附图说明

图1所示为超级电容器的结构示意图；

图2所示为超级电容器一种实施例的横截面示意图；

图3所示为超级电容器另一种实施例的横截面示意图；

图4所示为超级电容器的充放电曲线。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

极片的制备

实施例1

取80质量份的活性炭、10质量份的导电炭黑和70质量份的固含量为15%的LA135，加入适量去离子水充分混合至粘度为1000~3000mPa·s，将制得的浆料涂布于铝箔上，干燥后得到极片。

实施例2

取40质量份的活性炭、30质量份的介孔炭、10质量份的活性的碳纤维、10质量份的导电炭黑和25质量份的固含量为40%的丁苯橡胶、5质量份的羧甲基纤维素，加入适量去离子水充分混合至粘度为1000~3000mPa·s，将制得的浆料涂布于铝箔上，干燥后得到极片。

实施例3