[发明专利]叠层叉指电化学电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种叠层叉指电化学电容器及其制备方法。电容器为外壳内置活性自支撑电极与两面置有电解质的隔膜交替叠加，且相邻两电极分别相背电连接正、负极引出端子，其中，电极为MXene碳化钛薄膜等，电解质为水或有机系电解质，隔膜为水或有机系电解液隔膜；方法为先于电极的上面涂敷电解质、贴隔膜和涂敷电解质，再将另一电极贴于上一电极的电解质的一面上后，于其上面涂敷电解质、贴隔膜和涂敷电解质，之后，先重复上述过程零次以上后，将另一电极贴于多层电极的电解质的一面上，再将得到的中间产物两端的电极分别与正、负极引出端子电连接后，将其封装于外壳中，制得产物。它极易于广泛地商业化用作辅助电源、备用电源、主电源和替换电源。

技术领域

本发明涉及一种电化学电容器及制备方法，尤其是一种叠层叉指电化学电容器及其制备方法。

背景技术

电化学电容器又称超级电容器，以其大容量、高能量密度、大电流充放电和长循环寿命等特点，在国防、航天航空、汽车工业、消费电子、通信、电力和铁路等领域得到了成功的应用，并且其应用范围还在不断地拓展。根据电容量、放电时间和放电量的大小，电化学电容器主要可以用作辅助电源、备用电源、主电源和替换电源。近期，人们为了获得更高性能的电化学电容器，做出了不懈的努力，如中国发明专利CN 103762088 B于2017年7月7日公告的一种超级电容器及其制备方法。该发明专利中叙述的超级电容器为封装外壳中设置一侧印刷有导电集流金属栅线的活性自支撑电极之间置有隔膜和电解液，其中，相邻两活性自支撑电极分别相向与正、负电极引出端子电连接；制备方法包括印刷金属栅线、联接引出电极端、放置隔膜叠层、预封装、注液、封装和静置。这种超级电容器虽有着质轻、比容大的特点，却和其制备方法都存在着不足之处，首先，产物中的活性自支撑电极上需印刷导电集流金属栅线，不仅增加了其结构的复杂性，还为使活性自支撑电极与导电集流金属栅线间有良好的接触而使用了大量的导电剂和粘结剂，这些非活性材料——集流体、导电剂和粘结剂等的使用占据了整个电化学电容器中很大的质量比和体积比，从而降低了产物的整体性能——电容量、能量密度和功率密度；其次，制备方法不能获得活性材料于其中具有更高的质量比和体积比的产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种内置的活性材料具有更高质量比和体积比的叠层叉指电化学电容器。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述叠层叉指电化学电容器的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，叠层叉指电化学电容器由内置活性自支撑电极、隔膜和电解质的封装外壳以及电极引出端子组成，特别是：

所述活性自支撑电极与两面置有电解质的隔膜交替叠加；

所述与两面置有电解质的隔膜交替叠加的相邻两活性自支撑电极分别相背电连接正、负电极引出端子；

所述活性自支撑电极为MXene碳化钛(Ti₃C₂T_x)薄膜，或MXene碳纳米管复合薄膜，或MXene石墨烯复合薄膜；

所述电解质为水系电解质，或有机系电解质；

所述隔膜为水系电解液隔膜，或有机系电解液隔膜。

作为叠层叉指电化学电容器的进一步改进：

优选地，交替叠加的活性自支撑电极与两面置有电解质的隔膜中的活性自支撑电极的层数为3层以上。

优选地，活性自支撑电极的电导率≥2000S/cm，且最外层的活性自支撑电极的单位面积质量负载和厚度为内层的一半。