[发明专利]一种具有自充电特性的电容器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自充电特性的电容器及其制备方法，包括，用锌盐溶液溶解纤维素，加入钙盐溶解、搅拌至无色粘稠，滴加去离子水、超声处理所得粘稠液，冷却后得到含有锌盐的凝胶电解质；将炭材料作为活性物质涂覆到金属极片上制作炭正极；按炭正极、凝胶电解质与锌负极的顺序组装成具有自充电特性的电容器。本发明基于炭正极、锌负极以及固态电解质的最基础的锌离子超级电容器的构筑方法，得到了具有自充电效应的单体锌离子超级电容器，具有自充电效应的锌离子超级电容器将弥补锌空气电池功率密度不足的缺口，本发明所提供的方法简单高效，适用于商业化。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及到一种具有自充电特性的电容器及其制备方法。

背景技术

可充电的电池/电容器已经在运输、电子、新能源等领域具有了广泛的应用。作为供能设备，当电池/电容器的能量耗尽时，往往需要通过电网充电，使其能量恢复。在没有通电网的偏远地区，电池/电容器的使用会受到极大的限制。作为能量收集设备，电池/电容器能通过与太阳能电池、压电纳米发电机、摩擦纳米发电机等集合，收集太阳能或机械能来恢复自身能量。然而，电池/电容器与外用设备的集合需要复杂的配件和装置，这大大增加了设备的阻抗，降低了能源的利用效率。

空气充斥了人类所有可活动的空间，其浓度恒定，相关研究(NatureCommunications 2020,11,1-10)报道了可以利用空气实现能量恢复的单体锌离子电池，同时发生的能量转化和收集使电池达到了自充电的效果。电容器相对于电池具有更快的充放电速率及更长的使用寿命。

因此，研究能够利用空气进行能量恢复的单体电容器极为关键。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种具有自充电特性的电容器，包括正极、负极和凝胶电解质；所述凝胶电解质包括，锌盐溶液、钙盐和纤维素；所述锌盐溶液为能够形成水凝胶的锌盐的水溶。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述锌盐为氯化锌，所述锌盐溶液浓度为64～74wt％。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述纤维素质量占所述锌盐质量的1.0～2.5％。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述钙盐为氯化钙或溴化钙，所述钙盐中钙离子质量占所述锌盐质量的0.3～1.5％。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述纤维素包括棉花纤维素和棉短绒纤维素中的一种或多种。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述正极的活性物质为炭材料；其中，所述炭材料包括比表面为1500～2000m²/g的活性炭。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述正极由涂覆所述活性物质的金属极片组成，所述金属极片包括钛网、开孔的钛箔、开孔的钛片中的一种。

作为本发明具有自充电特性的电容器的一种优选方案，其中：所述负极为金属锌，所述负极包括锌箔、锌片中的一种。

本发明的另一个目的是提供一种如上述任一所述的具有自充电特性的电容器的制备方法，包括，

用所述锌盐溶液溶解纤维素，加入钙盐溶解、搅拌至无色粘稠，滴加去离子水、超声处理所得粘稠液，冷却后得到含有锌盐的纤维素凝胶电解质；

将炭材料作为活性物质涂覆到金属极片上制作炭正极；