[发明专利]一种基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器，包括多层结构电极、电解液和外壳，其特征在于：所述多层结构电极由高比能量电池材料和/或超级电容材料薄层与还原的氧化石墨烯薄膜交替层叠而成。

2.根据权利要求1所述超级电容器，其特征在于：所述多层结构电极由电化学沉积，滴涂，悬涂，丝网印刷，浸涂或刷涂方法制得。

3.根据权利要求1所述超级电容器，其特征在于：所述高比能量电池材料和/或超级电容材料为金属氧化物、金属氢氧化物、金属硫化物、导电聚合物或碳材料。

4.根据权利要求3所述超级电容器，其特征在于：所述金属氧化物为氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化钌、氧化钼、氧化钨、氧化钛、锰钼氧化物、钴钼氧化物、镍钴氧化物、钴锰氧化物、磷酸钒氧中的一种或多种，所述金属氢氧化物为氢氧化钴、氢氧化镍、氢氧化锰中的一种或多种，所述金属硫化物为硫化铋、硫化钼、硫化镍、硫化铁、硫化锡、硫化镉、硫化铅、硫化镓中的一种或多种，所述导电聚合物为聚吡咯、聚苯胺、聚3,4-乙撑二氧噻吩或聚噻吩中的一种或多种，所述碳材料为石墨烯、石墨烯水凝胶、石墨烯气凝胶、三维石墨烯、碳纳米管、活性炭、生物质碳或者碳布。

5.根据权利要求1所述基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器，其特征在于：所述高比能量的电池材料和/或超级电容材料选用Bi₂S₃和CNT，所述多层结构电极为多层(Bi₂S₃/CNT)/rGO电极。

6.根据权利要求5所述基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器，其特征在于：所述多层(Bi₂S₃/CNT)/rGO电极结构中Bi₂S₃/CNT层和rGO层交替层叠，且层数均为2-20层。

7.根据权利要求5或6所述基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器，其特征在于：所述Bi₂S₃/CNT层和rGO层的厚度均为2-500nm。

8.一种制备如权利要求5-7任意一项所述基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在基底上涂布Bi₂S₃/CNT材料并干燥；

2)在氧化石墨烯溶液中，电化学沉积使氧化石墨烯吸附在步骤1)的Bi₂S₃/CNT薄层上；

3)在KCl溶液中利用循环伏安法将步骤2)吸附在Bi₂S₃/CNT薄层上的氧化石墨烯还原为rGO，然后取出干燥；

4)多次重复步骤1)～3)制得超级电容器电极；

5)利用步骤4)制得的超级电容器电极组装生产所述超级电容器。

9.根据权利要求8所述制备基于多层结构的高功率密度和高能量密度的新概念电池型超级电容器的方法，其特征在于：涂布Bi₂S₃/CNT之前还包括制备Bi₂S₃/CNT步骤，具体制备方法为：首先取Bi(NO₃)₃·5H₂O、硫代乙酰胺和CNT，然后将所取原材料溶于水中，最后将溶液置于160-200℃反应5-8h制得Bi₂S₃/CNT纳米复合物。