[发明专利]一种不对称型超级电容器及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种不对称型超级电容器及其制备方法和用途。所述超级电容器的正极包括碳包覆二氧化锰纳米球，负极包括杂原子掺杂的碳材料。所述制备方法包括：(1)制备碳包覆二氧化锰纳米球；(2)制备杂原子掺杂的碳材料；(3)将步骤(1)所述碳包覆二氧化锰纳米球制备成正极，将步骤(2)所述杂原子掺杂的碳材料制备成负极，将正极、负极、隔膜和电解液组装为所述超级电容器。本发明提供的不对称型超级电容器，可以获得提高不对称电容器的能量密度，较长的循环寿命。可以更好地满足实际应用中负载对于储能设备的功率密度和能量密度的双重要求。

技术领域

本发明属于新能源材料技术，涉及一种超级电容器，具体涉及一种不对称型超级电容器及其制备方法和用途。

背景技术

超级电容器是一种介于传统电容器与二次电池之间的一种储能装置，它具有优于传统电容器的超大法拉级电容量，且与二次电池相比，具有循环寿命长功率密度大、且工作温度范围广的优点，但是超级电容器也有其不足之处，它的能量密度要比二次电池低很多，这也在一定程度上限制了该类电容器的实际应用。

为此科研工作者们提出了一种新型混合超级电容器，即不对称超级电容器，它分别采用以物理吸附为主提供电容容量的材料为一极，采用以提供赝电容容量为主的材料作为另一极。然后与隔膜、电解液进行组装。这类不对称超级电容器综合了双电层电容器和法拉第赝电容器各自的优点，同时具有高的能量密度和功率密度。这种新型不对称超级电容器将在便携式电子移动设备、电动汽车和电动自行车电源、应急后备电源以及数据记忆存储系统等方面具有广泛的应用前景。

目前人们对于不对称超级电容器的研究工作已经有很多，也取得了一定的进展。研究内容主要集中在采用金属氧化物与碳材料组成不对称超级电容器设备。

CN 102683037 A公开了一种二氧化锰不对称超级电容器，正极采用具有较大赝电容的花状二氧化锰或纳米二氧化锰/活性炭复合材料，负极采用具有大比表面积的多孔碳材料，电解液采用水系溶液，组成的不对称电容器具有较高的能量密度。

CN103077834A公开了一种基于水系中性电解液的不对称超级电容器及制备。不对称超级电容器的正极活性材料采用二氧化锰纳米片或二氧化锰纳米片/碳纳米管复合材料，负极活性材料采用铁酸锰纳米颗粒或铁酸锰纳米颗粒/石墨烯复合材料，超级电容器电解液采用水系中性硫酸钠溶液，封装组成超级电容器。

CN107993851A公开了一种石墨烯基不对称超级电容器及其制备方法。该石墨烯基不对称超级电容器由阳极、隔膜、阴极依次叠加组装而成，所述阳极为将阳极活性物质氧化石墨烯/聚苯胺复合水溶液滴加到导电玻璃导电面上制成；所述阴极为将阴极活性物质石墨烯水凝胶切片后放置在金属片上，将金属片粘贴固定在普通玻璃片上制成；所述隔膜为滤纸。

但是上述方案均存在着能量密度有待进一步提高、循环次数少的问题。

因此，开发一种能量密度高、具有较长循环寿命的电容器对于本领域有重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种不对称型超级电容器及其制备方法和用途。本发明提供的不对称型超级电容器具有能量密度很高、循环寿命很长的特点，可为不同需求的用电设备提供保障。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种超级电容器，所述超级电容器的正极包括碳包覆二氧化锰纳米球，负极包括杂原子掺杂的碳材料。