[发明专利]钾离子混合超级电容器用正极活性材料和钾离子混合超级电容器

说明书

本发明公开了一种钾离子混合超级电容器用正极活性材料，其特征在于：所述的正极活性材料为能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料。本发明还包括一种钾离子混合超级电容器，包括正极，所述的正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极材料活性物质,其特征在于：所述的正极材料活性物质为能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料。本发明所述的钾离子混合超级电容器用正极活性材料和采用该正极活性材料的钾离子混合超级电容器，具有的有益效果为：具有更高的能量密度和功率密度，同时保持良好的功率密度和循环容量；并具有良好的功率密度；具有比表面积较大，材料来源广泛，价格低廉等优点。

技术领域

本发明涉及钾离子混合超级电容器领域，特别涉及钾离子混合超级电容器用正极材料和钾离子混合超级电容器。

背景技术

超级电容器相比传统电容器具有更高的比电容，而相比二次电池具有更高的功率密度和更好的循环寿命；然而超级电容器主要工作原理是基于电极界面吸附电解液离子储能，其相比于锂离子电池，能量密度偏低。混合二次离子嵌入脱出机制和吸脱附机制的混合型超级电容器有望大幅提高这类器件的能量密度，并一定程度上保留其良好的功率密度和循环性能。目前锂离子混合超级电容器已有广泛应用，然而锂作为稀有金属，储量有限，发展具有资源更丰富的钾离子混合超级电容器很有优势。目前发展的钾离子混合超级电容器负极材料主要由钾离子可嵌入脱出的材料组成，正极由钾离子可物理吸附脱附的材料组成。如果正极材料采用氟化碳材料，其将即可实现钾离子的吸脱附，又可发生转化反应，这将进一步提高器件的能量密度，有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有高能量密度、高功率密度、材料来源广泛，价格低廉的钾离子混合超级电容器用正极活性材料和采用该正极活性材料的钾离子混合超级电容器。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种钾离子混合超级电容器用正极活性材料，其特征在于：所述的正极活性材料为能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料。

进一步的，所述的能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料为氟化碳。

进一步的，所述的氟化碳为CF_0.2- CF_1.1。

本发明还包括一种钾离子混合超级电容器，包括正极，所述的正极包括正极集流体和正极材料，正极材料包括正极材料活性物质,其特征在于：所述的正极材料活性物质为能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料。

进一步的，所述的能够与钾离子发生吸脱附反应和转化反应的材料为氟化碳。

进一步的，所述的氟化碳为CF_0.2- CF_1.1。

进一步的，所述的钾离子混合超级电容器包括负极，所述的负极材料为可供钾离子嵌入脱出的材料，如钾锡合金、钾磷合金、钾锑合金、碳化钾、钾碳复合材料和钾金属等。

进一步的，所述的钾离子混合超级电容器包括电解液，所述的电解液为含有钾盐的有机溶剂和/或离子液体。

本发明采用能够与钾离子发生吸脱附且可发生转化反应的氟化碳材料作为钾离子混合超级电容器正极活性材料，可供钾离子嵌入脱出的材料作为负极，采用含有钾盐的有机溶剂和/或离子液体作为电解液：在充电时，正极材料发生阴离子的吸附反应以及转化反应（C+KF 反应生成CFx），负极材料发生钾离子的嵌入反应；在放电时，正极材料发生阴离子的脱附反应和转化反应（CFx反应生成KF和C）。

采用上述技术方案，本发明所述的钾离子混合超级电容器用正极活性材料和采用该正极活性材料的钾离子混合超级电容器，具有的有益效果为：