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1、(10)申请公布号 CN 102280266 A (43)申请公布日 2011.12.14 C N 1 0 2 2 8 0 2 6 6 A *CN102280266A* (21)申请号 201110144020.2 (22)申请日 2011.05.30 H01G 9/042(2006.01) H01G 9/02(2006.01) H01G 9/035(2006.01) (71)申请人大连交通大学 地址 116028 辽宁省大连市沙河口区黄河路 794号 (72)发明人田颖 (74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任 公司 21212 代理人高永德 (54) 发明名称 一种液流膺电容叠加的超级。
2、电容器 (57) 摘要 本发明公开了一种液流膺电容叠加的超级电 容器，包括炭正极、炭负极、隔膜和提供液流膺电 容的电解质，炭正极和炭负极的材料组分相同，材 料组份包括：活性炭、导电剂和聚四氟乙烯粘接 剂；隔膜为接枝聚丙烯纸，炭正极和炭负极由隔 膜隔开，置于电解质中。由于采用有别于传统电容 器的具有氧化还原性质的电解质溶液，在对称型 炭电容器可同时产生双电层电容和由液体电解质 提供的膺电容，因此提高了电容器的比容量。这种 具有液流电池和超级电容性能的新型储能系统在 交通、通讯、国防等领域具有潜在的应用前景。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利。
3、要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 CN 102280271 A 1/1页 2 1.一种液流膺电容叠加的超级电容器，包括炭正极、炭负极、隔膜和提供液流膺电容的 电解质，其特征在于所述炭正极和炭负极的材料组分相同，材料组份包括：活性炭、导电剂 和聚四氟乙烯粘接剂；所述隔膜为接枝聚丙烯纸，所述炭正极和炭负极由隔膜隔开，置于电 解质中。 2.根据权利要求1所述一种液流膺电容叠加的超级电容器，其特征在于所述炭正极和 炭负极各组分含量为：活性炭为80-85，导电剂为10-15，聚四氟乙烯粘接剂为5-10。 3.根据权利要求2所述一种液流膺电容叠加的超级电容器，其特征在于所述导电剂是 导电炭黑或。
4、乙炔黑。 4.根据权利要求1所述一种液流膺电容叠加的超级电容器，其特征在于所述电解质包 括K 4 Fe(CN) 6 或K 3 Fe(CN) 6 溶液，溶液浓度为0.11.0mol/L。 5.根据权利要求1所述一种液流膺电容叠加的超级电容器，其特征在于所述电解质还 包括含Mn 3+ /Mn 2+ 、Co 3+ /Co 2+ 、Ce 4+ /Ce 3+ 、Fe 3+ /Fe 2+ 氧化还原电对或离子溶液中的一种。 权 利 要 求 书CN 102280266 A CN 102280271 A 1/3页 3 一种液流膺电容叠加的超级电容器 技术领域 0001 本发明属于电池和电容器技术领域，尤其涉及双。
5、电层电容器的超级电容器，特别 涉及通过液体电解质氧化反应提供膺电容叠加于炭双电层电容器的超级电容器。 背景技术 0002 超级电容器是一种介于传统静电电容器和化学电池之间的一种新型储能器件，具 有充电速度快、放电功率高及造价低廉等优点。以活性炭为电极的超级电容器，能量存储于 双电层中的为双电层电容器；能量存储于以过渡金属氧化物或导电聚合物的法拉弟氧化还 原反应的为膺电容器。 0003 以过渡金属氧化物为电极的电容器，其能量存储有两种机理。一种是通过电极中 活性组分化合价的变化，溶液中阳离子在材料表面吸附/脱附过程存储能量；另一种是通 过金属氧化物的法拉弟反应，溶液中阳离子嵌入/脱出材料层状或隧。
6、道结构过程中存储能 量。这两种过程中，电解质只提供吸附/脱附或嵌入/脱出过程的阳离子或阴离子。电解 质本身由于阳离子和阴离子化合价态的稳定而并不发生氧化还原反应。 0004 现有技术中只有单纯的炭-炭对称型电容器和金属氧化物及导电聚合物膺电容 器。没有通过液流电解质氧化还原反应提供能量的膺电容器及将炭-炭双电层电容器与液 流膺电容器相结合的电容器。 发明内容 0005 本发明的目的是提出一种基于电解液氧化还原反应提供膺电容的新型超级电容 器，在炭-炭对称型电容器中可同时产生双电层电容和法拉弟膺电容，提高电容器的比容 量和循环寿命。 0006 本发明是这样实现的，一种液流膺电容叠加的超级电容器，。
7、包括炭正极、炭负极、 隔膜和提供液流膺电容的电解质，其特征在于所述炭正极和炭负极的材料组分相同，材料 组份包括：活性炭、导电剂和聚四氟乙烯粘接剂；所述隔膜为接枝聚丙烯纸，所述炭正极和 炭负极由隔膜隔开，置于电解质中。 0007 所述炭正极和炭负极各组分含量为：活性炭为80-85，导电剂为10-15，聚四 氟乙烯粘接剂为5-10。 0008 所述导电剂是导电炭黑或乙炔黑。 0009 所述电解质包括K 4 Fe(CN) 6 或K 3 Fe(CN) 6 溶液，溶液浓度为0.11.0mol/L。 0010 所述电解质还包括含Mn 3+ /Mn 2+ 、Co 3+ /Co 2+ 、Ce 4+ /Ce 3。
8、+ 、Fe 3+ /Fe 2+ 等氧化还原电对或离 子溶液中的一种。 0011 本发明的基本原理是：由于K 4 Fe(CN) 6 是一种有效的电子转移试剂，它可通过 Fe(CN) 6 4- 转化为Fe(CN) 6 3- 而参与氧化还原的反应。本发明就是在炭-炭对称型电容器中， 加入K 4 Fe(CN) 6 电解液，通过该电解液的氧化还原反应提供膺电容，并叠加于双电层电 容。电子转移试剂不仅仅是K 4 Fe(CN) 6 ，含Mn 3+ /Mn 2+ 、Co 3+ /Co 2+ 、Ce 4+ /Ce 3+ 、Fe 3+ /Fe 2+ 等氧化 说 明 书CN 102280266 A CN 10228。
9、0271 A 2/3页 4 还原电对或离子的溶液都可作为本发明的电解质。 0012 本发明的有益效果是：一方面通过炭-炭对称型电容器提供双电层电容，由于炭 电极比表面较大且循环寿命长，因此可具有较大的双电层电容；另一方面通过具有氧化还 原性质的电解质提供膺电容，电解质阴离子吸附于活性炭正极，发生氧化还原反应形成膺 电容并叠加于双电层电容之上，从而提高了整个电容器的比容量和循环寿命，且价格低廉、 安全环保。 附图说明 0013 本发明共有附图二幅，其中 0014 图1为活性炭对称型电容器在0.1M K 4 Fe(CN) 6 溶液中的循环伏安曲线(2mVs -1 ) 0015 图2为活性炭对称型电。
10、容器在0.1M K 4 Fe(CN) 6 溶液中的恒流充放电曲线 (250mAg -1 ) 具体实施实例 0016 下面结合实例对本发明作进一步说明。 0017 实施例1： 0018 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)按质量比 85105混合，在玛瑙研钵内充分研磨，然后轧制成厚度约为1mm的薄片.裁取直径为 10mm的圆片，压在泡沫镍集流体上，干燥后用作电极。将两片相同的电极用厚度为0.1mm的 接枝聚丙烯无纺布隔开，置于K 4 Fe(CN) 6 溶液中，组装成对称型电化学电容器，电解质溶液 K 4 Fe(CN) 6 溶液浓度为0.11.0mol/L。 0019 。
11、实施例2： 0020 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚偏氟乙烯(PVFE)按质量比 801010混合，调成浆料，然后涂布在20m的铝箔上，经干燥、碾压、裁片制成电极片。 将两片相同的电极用厚度为0.1mm的接枝聚丙烯无纺布隔开，置于K 4 Fe(CN) 6 溶液中，组装 成对称型电化学电容器，K 3 Fe(CN) 6 溶液浓度为0.1mol/L。 0021 实施例3： 0022 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)按质量比 85105混合，在玛瑙研钵内充分研磨，然后轧制成厚度约为1mm的薄片.裁取直径为 10mm的圆片，压在泡沫镍集流体上，干燥后用作电极。
12、。将两片相同的电极用厚度为0.1mm的 接枝聚丙烯无纺布隔开，置于酸性MnSO 4 溶液中，组装成对称型电化学电容器。 0023 实施例4： 0024 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)按质量比 85105混合，在玛瑙研钵内充分研磨，然后轧制成厚度约为1mm的薄片.裁取直径为 10mm的圆片，压在泡沫镍集流体上，干燥后用作电极。将两片相同的电极用厚度为0.1mm的 接枝聚丙烯无纺布隔开，置于酸性Co(NO 3 ) 2 溶液中，组装成对称型电化学电容器。 0025 实施例5： 0026 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)按质量比 851。
13、05混合，在玛瑙研钵内充分研磨，然后轧制成厚度约为1mm的薄片.裁取直径为 说 明 书CN 102280266 A CN 102280271 A 3/3页 5 10mm的圆片，压在泡沫镍集流体上，干燥后用作电极。将两片相同的电极用厚度为0.1mm的 接枝聚丙烯无纺布隔开，置于酸性Ce(NO 3 ) 2 溶液中，组装成对称型电化学电容器。 0027 实施例6： 0028 炭正极和炭负极制备：将活性炭粉、导电炭黑和聚四氟乙烯(PTFE)按质量比 85105混合，在玛瑙研钵内充分研磨，然后轧制成厚度约为1mm的薄片.裁取直径为 10mm的圆片，压在泡沫镍集流体上，干燥后用作电极。将两片相同的电极用厚度为0.1mm的 接枝聚丙烯无纺布隔开，置于酸性FeSO 4 溶液中，组装成对称型电化学电容器。 说 明 书CN 102280266 A CN 102280271 A 1/1页 6 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102280266 A 。