[发明专利]一种水溶液钾离子电池电容器和应用

权利要求书

1.一种水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述水溶液钾离子电池电容器包括：由钾基普鲁士蓝类化合物构成的正极材料、由活性炭或石墨烯构成的负极材料、电解液；所述钾基普鲁士蓝类化合物的通式为：K_xM_yFe(CN)₆·zH₂O，其中M为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn中的一种或几种，0＜x≤2，0＜y≤1，0≤z≤5；所述电解液为含钾离子的饱和水溶液；

所述水溶液钾离子电池电容器充电时，所述正极材料中的钾离子发生脱嵌反应，从所述正极材料中脱出，通过电解液转移，吸附在所述负极材料中；

所述水溶液钾离子电池电容器放电时，所述钾离子从所述负极材料解离出，通过电解液转移，嵌回所述正极材料中。

2.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述活性炭的比表面积在500m²/g到5000m²/g之间；所述石墨烯的比表面积在400m²/g到2630m²/g之间。

3.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述电解液中的电解质具体包括K₂SO₄、KCl、KNO₃、K₃PO₄、K₂HPO₄、KH₂PO₄、CH₃COOK、K₂C₂O₄、KClO₄，KCF₃SO₃、F₂KNO₄S₂、C₂F₆KNO₄S₂、KF、KI中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述电解液的浓度范围为6mol/L~50mol/L。

5.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述电解液中还包括支持电解质和添加剂；其中，所述支持电解质为硫酸盐、氯化物、硝酸盐、磷酸盐、草酸盐、醋酸盐或氢氧化物中的一种或几种，所述支持电解质的阳离子为碱金属、碱土金属、铝或锌中的一种或几种；所述添加剂包括固体电解液相界面SEI成膜添加剂。

6.根据权利要求5所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述添加剂具体包括碳酸亚乙烯酯VC和/或氟代碳酸乙烯酯FEC。

7.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述电池电容器还包括，用于组成所述电池电容器的负极的准电容性聚苯胺和/或聚吡咯材料。

8.根据权利要求1所述的水溶液钾离子电池电容器，其特征在于，所述电解液中还包括缓冲电解液，用以维持所述电解液的pH值在设定范围内；

所述缓冲电解液包括碱性缓冲液或酸性缓冲液；其中所述碱性缓冲液包括K₃PO₄、K₂HPO₄、K₂C₂O₄、CH₃COOK溶液中的一种或多种，所述酸性缓冲液包括KH₂PO₄溶液或HN(SO₂CF₃)₂溶液。

9.一种如上述权利要求1-8任一所述的水溶液钾离子电池电容器的用途，其特征在于，所述水溶液钾离子电池电容器用于混合动力车、电动汽车、便携式设备的移动电源，以及太阳能发电、风力发电、智能电网调峰、分布电站、后备电源或通信基站的大规模储能设备。