[实用新型]一种钠离子混合超级电容器

说明书

技术领域

本实用新型属于化学电源技术领域，尤其涉及一种钠离子混合超级电容器。

背景技术

传统不可再生能源随着全球经济社会的发展而变得的日益短缺，化石燃料的大量消耗也已经引发了严重的生态环境污染，从而大大推动了清洁可再生能源技术的开发展。作为性能优异的储能器件，二次电池和超级电容器已经成为了研究重点。其中超级电容器由于可以进行快速充放电，循环寿命长，已在新能源汽车中进行了广泛使用。超级电容器又称为黄金电容、法拉电容，通过极化电解质在电极表面形成对峙电荷的双电层来储能。由于其储能的过程不发生化学反应，因此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器一般使用活性碳电极材料，具有比表面积大，静电储存多等特点，但其工作电压低，储能密度仍与电池具有很大差距。

混合超级电容器可以认为是一种介于超级电容器和电池之间的新型的储能元件，其中一极应用活性炭，另外一极应用具有离子脱嵌特性的电极材料，通过结合离子脱嵌反应和双电层原理进行储能，具有比超级电容器更高的比容量和比以及比电池更高的功率密度，是动力电源的最佳选择之一。目前，混合超级电容器一般使用水系电解液，具有安全性能好，低碳环保等特点，但其工作电压区间较小，致使其储能密度仍然很难得到明显的提升。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种全固态钠离子电池，从而解决上述背景技术中的问题。

本实用新型内容是通过以下技术方案实现的：一种钠离子混合超级电容器，其特征是：包括外壳、正极集流体、NASICON正极材料层、电解液、隔膜、石墨烯负极材料层、乙炔黑导电层、负极集流体，所述正极集流体和负极集流体包裹于外壳内对称两侧，所述正极集流体内侧涂覆NASICON正极材料层，所述负极集流体内侧依次涂覆乙炔黑导电层和石墨烯负极材料层，所述NASICON正极材料层和石墨烯负极材料层之间填充有电解液并通过所述的隔膜分离。

所述的NASICON正极材料层为钠离子超导体型（NASICON）Na₃V₂(PO₄)₃和Na₃V₂(PO₄)₂F₃中的一种。

所述的乙炔黑导电层由乙炔黑和粘结剂按质量比100：（1~20）组成。

所述的石墨烯负极材料层由石墨烯和粘结剂按质量比100：（1~10）组成。

所述的电解液为钠盐电解质的有机溶剂体系。

所述的正极集流体为铝箔。

所述的负极集流体为铜箔。

本实用新型有如下有益效果。

本实用新型设计的钠离子混合超级电容器，使用具有钠离子超导体结构的富钠离子聚阴离子体材料Na₃V₂(PO₄)₃和Na₃V₂(PO₄)₂F₃作正极，可通过其三维离子通道结构改善离子脱嵌可逆性和离子迁移速率，利用离子脱嵌的化学反应能在大电流充放过程中产生高的比容量和电压平台。乙炔黑导电层可将石墨烯附着在导电材料表面，提高石墨烯表面电荷传输速率，提升双电层电容储能效率。钠盐有机电解液也增大了混合超级电容器的电压区间，使其储能密度得到很大提升。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图1中所示：1、正极集流体；2、NASICON正极材料层；3、电解液；4、隔膜；5、外壳；6、石墨烯负极材料层；7、乙炔黑导电层；8、负极集流体。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，一种钠离子混合超级电容器，其特征是：包括外壳（5）、正极集流体（1）、NASICON正极材料层（2）、电解液（3）、隔膜（4）、石墨烯负极材料层（6）、乙炔黑导电层（7）、负极集流体（8），所述正极集流体（1）和负极集流体（8）包裹于外壳（5）内对称两侧，所述正极集流体（1）内侧涂覆NASICON正极材料层（2），所述负极集流体（8）内侧依次涂覆乙炔黑导电层（7）和石墨烯负极材料层（6），所述NASICON正极材料层（2）和石墨烯负极材料层（6）之间填充有电解液（3）并通过所述的隔膜（4）分离。