[发明专利]一种具有高功率密度的非对称超级电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有高功率密度的非对称超级电容器，包括正极材料、负极材料、设置在正极材料与负极材料之间的隔膜以及电解液，其特征在于，所述的正极材料为沉积有氢氧化钴纳米片的Co(OH)₂@Ni镍网正极材料，所述的负极材料为沉积有碳纳米管的CNTs@Ni镍网负极材料，碳纳米管通过气相沉积法呈珊瑚状结构均匀负载在CNTs@Ni镍网负极材料上，所述的隔膜为聚丙烯隔膜，所述的电解液为碱性水溶性电解质溶液；

所述的非对称超级电容器的制备方法具体包括以下步骤：

(1)组装三电极体系，以镍网作为工作电极、铂丝作为对电极、饱和甘汞电极作为参比电极，浸入装有硝酸钴电解液的电解槽中，将恒压恒流电源的电位调整至实验所需数值，按实验预定沉积电量在硝酸钴电解液中进行电化学沉积，电解完毕后，取出工作电极，分别用去离子水和酒精清洗数次，干燥后，即制得沉积有氢氧化钴纳米片的Co(OH)₂@Ni镍网正极材料；

(2)将镍网置于石英管中，通入乙炔气体，升温至750℃，恒温处理1h，随后，自然冷却至室温，即制得负载有碳纳米管的CNTs@Ni镍网负极材料；

(3)将制得的Co(OH)₂@Ni镍网正极材料与CNTs@Ni镍网负极材料分别作为正负电极，采用聚丙烯隔膜及碱性水溶性电解质溶液，共同组装成非对称超级电容器。

2.根据权利要求1所述的一种具有高功率密度的非对称超级电容器，其特征在于，所述的氢氧化钴纳米片通过恒电位沉积法呈阵列结构均匀沉积在Co(OH)₂@Ni镍网正极材料上。

3.根据权利要求1所述的一种具有高功率密度的非对称超级电容器，其特征在于，所述的碳纳米管的管径为20-180nm。

4.根据权利要求1所述的一种具有高功率密度的非对称超级电容器，其特征在于，所述的碱性水溶性电解质溶液为KOH溶液或NaOH溶液。

5.根据权利要求4所述的一种具有高功率密度的非对称超级电容器，其特征在于，所述的碱性水溶性电解质溶液的浓度为1.8-2.4mol/L。

6.一种如权利要求1所述的具有高功率密度的非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：

(1)组装三电极体系，以镍网作为工作电极、铂丝作为对电极、饱和甘汞电极作为参比电极，浸入装有硝酸钴电解液的电解槽中，将恒压恒流电源的电位调整至实验所需数值，按实验预定沉积电量在硝酸钴电解液中进行电化学沉积，电解完毕后，取出工作电极，分别用去离子水和酒精清洗数次，干燥后，即制得沉积有氢氧化钴纳米片的Co(OH)₂@Ni镍网正极材料；

(2)将镍网置于石英管中，通入碳源气体，升温至700-800℃，恒温处理1-2h，随后，自然冷却至室温，即制得负载有碳纳米管的CNTs@Ni镍网负极材料；

(3)将制得的Co(OH)₂@Ni镍网正极材料与CNTs@Ni镍网负极材料分别作为正负电极，采用聚丙烯隔膜及碱性水溶性电解质溶液，共同组装成非对称超级电容器。

7.根据权利要求6所述的一种具有高功率密度的非对称超级电容器的制备方法，其特征在于，

步骤(1)所述的硝酸钴电解液的浓度为1.6-2mol/L，所述的电位相比参比电极为-0.6～-1.2V，所述的沉积电量为0.5-0.6C；

步骤(1)所述的干燥处理条件为60-80℃恒温干燥2-3h；

步骤(3)所述的CNTs@Ni镍网负极材料与Co(OH)₂@Ni镍网正极材料的质量比为(2.5-3)：1；

步骤(3)所述的碱性水溶性电解质溶液的浓度为1.8-2.4mol/L。