一種超級電容電池及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種超級電容電池及其制備方法，包括正電極、負電極、隔膜和電解質；正電極或負電極中的至少一者是采用集流體表面負載復合電極活性材料構成；電解質是含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液；復合電極活性材料是由雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料按照1:1～9的質量比混合而成；雙電層電容器電極材料為碳材料；贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種。本發明不僅具有高比容量、高比能量、高循環穩定性、高倍率性能、高安全性等優點，而且擴大了工作電壓范圍，大幅提高了能量密度，簡化了制備工藝，因此可廣泛用于電子通信、交通運輸、能量存儲等領域。
【專利說明】
一種超級電容電池及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及超級電容電池領域，尤其涉及一種超級電容電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超級電容電池是一種介于電池和傳統電容器之間的電化學儲能裝置，它比電池具有更強的功率密度，又比傳統電容器具有更高的比容量。在使用過程中，超級電容電池既可以持續的儲存能量，又可以快速的將能量放出。因此超級電容電池在移動通訊、消費電子、電動交通工具、航空航天等領域都具有很大的潛在應用價值。
[0003]在現有技術中，超級電容電池大多是以碳基材料或導電高分子與碳基材料的復合材料作為電極，并且以鹵素化合物溶液或苯酚類化合物溶液作為電解質。但是這種結構的超級電容電池只能在非常窄的工作電壓范圍內工作，而且能量密度很難提高，這使得超級電容電池的實用性大大幅降低。
【發明內容】
[0004]針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種超級電容電池及其制備方法，不僅具有高比容量、高比能量、高循環穩定性、高倍率性能、高安全性等優點，而且擴大了超級電容電池的工作電壓范圍，大幅度提高了能量密度，簡化了制備工藝，因此可以廣泛應用于電子通信、交通運輸、能量存儲等領域。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]—種超級電容電池，包括正電極、負電極、隔膜和電解質；正電極或負電極中的至少一者是采用集流體表面負載復合電極活性材料構成;所述的電解質是含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液;其中，復合電極活性材料是由雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料按照雙電層電容器電極材料:贗電容器電極材料= 1:1?9的質量比混合而成；雙電層電容器電極材料為碳材料;贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種。
[0007]優選地，所述的碳材料采用石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳纖維、碳凝膠、活性炭、經化學功能基團功能化的石墨、經化學功能基團功能化的石墨烯、經化學功能基團功能化的碳納米管、經化學功能基團功能化的軟碳、經化學功能基團功能化的硬碳、經化學功能基團功能化的碳纖維、經化學功能基團功能化的碳凝膠、經化學功能基團功能化的活性炭中的一種或幾種。
[0008]優選地，所述的苯酚類化合物為苯酚及其衍生物中的一種或幾種。
[0009]優選地，在含鹵素和苯酚類化合物的有機溶液中，有機溶液的溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或幾種。
[0010]優選地，所述的集流體是采用銅、鋁、鎳、鉛、不銹鋼、碳、石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳凝膠、碳纖維、活性炭、導電聚合物中的一種或幾種材料制成的片狀、網狀或塊狀的固體。
[0011]優選地，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯復合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯復合膜、紙隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜中一種或幾種。
[0012]—種超級電容電池的制備方法，包括如下步驟:
[0013]步驟1:將雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料、粘結劑混合，并將混合后的漿料負載到集流體表面，從而制得復合電極;其中，雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料的質量比為1:1?9;所述的雙電層電容器電極材料為碳材料;所述的贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種；
[0014]步驟2:將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用疊片方式或繞卷方式組裝成上述技術方案中所述的超級電容電池;正電極或負電極中的至少一者是采用步驟I制得的復合電極;電解質是采用含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液。
[0015]優選地，在含鹵素和苯酚類化合物的有機溶液中，有機溶液的溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或幾種。
[0016]優選地，所述的集流體是采用銅、鋁、鎳、鉛、不銹鋼、碳、石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳凝膠、碳纖維、活性炭、導電聚合物中的一種或幾種材料制成的片狀、網狀或塊狀的固體。
[0017]優選地，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯復合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯復合膜、紙隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜中一種或幾種。
[0018]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明所提供的超級電容電池采用雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料的混合物作為超級電容電池的電極活性物質，并采用含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液作為超級電容電池的電解質，由于鹵素電解質一般在正工作電壓范圍內使用，而苯酚類化合物電解質一般在負工作電壓范圍內使用，因此本發明所提供的超級電容電池不僅擴大了工作電壓范圍、大幅提高了能量密度，而且具有高比容量、高比能量、高循環穩定性、高倍率性能、高安全性、制備工藝簡單等優點，從而能夠廣泛應用于電子通信、交通運輸、能量存儲等領域。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0020]圖1為本發明實施例所提供的超級電容電池的結構示意圖。
[0021]圖2為本發明實施例10所制備的超級電容電池在0.85A/g電流密度下的恒電流放電曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。
[0023]下面對本發明所提供的超級電容電池及其制備方法進行詳細描述。
[0024]如圖1所示，一種超級電容電池，其具體結構包括正電極1、負電極2、隔膜3和電解質4;隔膜3設置于正電極I和負電極2之間，而電解質4設于正電極I與隔膜3之間及負電極2與隔膜3之間；正電極或負電極中的至少一者是采用集流體表面負載復合電極活性材料構成;所述的電解質是含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液。
[0025]其中，該超級電容電池的各部件具體可以包括以下實施方案:
[0026](I)所述的復合電極活性材料是由雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料按照雙電層電容器電極材料:贗電容器電極材料=1:1?9的質量比混合而成。所述的雙電層電容器電極材料為碳材料，例如:所述的碳材料可以采用石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳纖維、碳凝膠、活性炭、經化學功能基團功能化的石墨、經化學功能基團功能化的石墨烯、經化學功能基團功能化的碳納米管、經化學功能基團功能化的軟碳、經化學功能基團功能化的硬碳、經化學功能基團功能化的碳纖維、經化學功能基團功能化的碳凝膠、經化學功能基團功能化的活性炭中的一種或幾種。所述的贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種，例如:可以采用磺化聚苯胺、硝化聚苯胺、氮摻雜磺化聚苯胺、氮摻雜聚苯胺、2-甲氧基聚苯胺、2-巰基聚苯胺、對氨基苯甲醛接枝聚苯胺、2-氨基苯甲醛接枝聚苯胺。
[0027](2)在含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液中，所述鹵素可以為氟元素、氯元素、溴元素、碘元素中的一種或幾種，所述苯酚類化合物可以為苯酚及其衍生物中的一種或幾種。在含鹵素和苯酚類化合物的水溶液中，pH值最好為I?14。在含鹵素和苯酚類化合物的有機溶液中，有機溶液的溶劑可以為乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或幾種。
[0028](3)所述的集流體可以是采用銅、鋁、鎳、鉛、不銹鋼、碳、石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳凝膠、碳纖維、活性炭、導電聚合物中的一種或幾種材料制成的片狀(例如:箔片狀)、網狀或塊狀的固體。
[0029](4)所述的隔膜可以采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯復合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯復合膜、紙隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜中一種或幾種。
[0030]具體地，該超級電容電池可以采用以下步驟制備而成:
[0031]步驟1:將雙電層電容器電極材料(該雙電層電容器電極材料既作為電極活性材料，也作為導電劑)與贗電容器電極材料、粘結劑(所述粘結劑可以采用現有技術中的聚丙烯酰胺、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯及聚丙烯酸酯類聚合物等)混合，并將混合后的漿料負載到集流體表面，從而制得復合電極。其中，雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料的質量比為1:1?9;所述的雙電層電容器電極材料為碳材料;所述的贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種。所述粘結劑的用量占雙電層電容器電極材料、贗電容器電極材料和粘結劑三者總重量0.1?20%。在實際應用中，將混合后的漿料負載到集流體表面最好是將所述混合后的漿料通過浸漬、電沉積、噴涂、涂布、印刷、打印等手段中的一種或幾種設置到集流體表面。
[0032]步驟2:將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的上述技術方案中所述的超級電容電池。其中，正電極或負電極中的至少一者是采用步驟I制得的復合電極，即所述復合電極可以同時作為正電極和負電極使用，也可單獨作為正電極或負電極使用。電解質是采用含鹵素和苯酚類化合物的水溶液或有機溶液。
[0033]本發明所提供的超級電容電池的優點在于:本發明不僅具有高比容量(>4000F/g)、高比能量、高循環穩定性、高倍率性能、高安全性等優點，而且擴大了超級電容電池的工作電壓范圍，大幅度提高了能量密度，簡化了制備工藝，因此可以廣泛應用于電子通信、交通運輸、能量存儲等多種領域。
[0034]為了更加清晰地展現出本發明所提供的技術方案及所產生的技術效果，下面以具體實施例對本發明實施例所提供的超級電容電池及其制備方法進行詳細描述。
[0035]實施例1
[0036]將活性炭(作為雙電層電容器電極材料)、磺化聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚四氟乙烯(作為粘結劑)按照1:8:1的質量比均勻混合并以水制成漿料，然后將此漿料涂布在銅箔(作為集流體)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鈉、硫酸和苯酚溶于水中制成質量分數為1 %、pH值為0.1的溴化鈉水溶液。米用實施例1中制得的復合電極作為超級電容電池的正極和負極，米用實施例1中制得的溴化鈉水溶液作為超級電容電池的電解質，采用現有技術中的紙隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0037]實施例2
[0038]將石墨烯(作為雙電層電容器電極材料)、硝化聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚四氟乙烯(作為粘結劑)按照1:8:1的質量比均勻混合并以水制成漿料，然后將此漿料噴涂在銅箔(作為集流體)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將氟化鈉、鹽酸和三氯苯酚溶于水中制成質量分數為10%、pH值為0.1的氟化鈉水溶液。采用實施例2中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用石墨作為超級電容電池的負極，采用實施例2中制得的氟化鈉水溶液作為超級電容電池的電解質，采用現有技術中的紙隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0039]實施例3
[0040]將碳納米管(作為雙電層電容器電極材料)、氮摻雜磺化聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照2:7:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料噴涂在不銹鋼網(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將碘化鈉、乙酸和對苯二酚溶于二甲基甲酰胺中制成碘化鈉質量分數為10%、乙酸質量分數為1%的二甲基甲酰胺溶液。采用此二甲基甲酰胺溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例3中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用硬碳作為超級電容電池的負極，采用現有技術中的聚乙烯微孔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0041 ] 實施例4
[0042]將碳納米管(作為雙電層電容器電極材料)、氮摻雜聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照2:7:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料噴涂在不銹鋼網(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將碘化鈉、丙酸和3-甲基對苯二酚溶于二甲基亞砜中制成碘化鈉質量分數為10%、丙酸質量分數為1%的二甲基亞砜溶液。采用此二甲基亞砜溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例4中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用硬碳作為超級電容電池的負極，采用現有技術中的聚乙烯微孔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0043]實施例5
[0044]將碳纖維(作為雙電層電容器電極材料)、2_甲氧基聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照3:6:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料噴涂在不銹鋼網(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將氟化鈉、碘化鈉、乙酸和3-甲基苯酚溶于二甲基甲酰胺中，其中氟化鈉和碘化鈉的質量比為I: I，從而制成乙酸質量分數為1%、氟化鈉質量分數為10%、碘化鈉質量分數為10%的二甲基甲酰胺溶液。采用此二甲基甲酰胺溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例5中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用石墨烯作為超級電容電池的負極，采用現有技術中的無紡布隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0045]實施例6
[0046]將碳纖維(作為雙電層電容器電極材料)、5_乙氧基聚苯胺(作為贗電容器電極材料)、聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照3:6:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料噴涂在不銹鋼網(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鉀、碘化鉀、丙酸和2-氯苯酚溶于二甲基亞砜中，其中溴化鉀與碘化鉀的質量比1.5:1，從而制成丙酸質量分數為I %、溴化鉀質量分數為10%,碘化鉀質量分數為1 %的二甲基亞砜溶液。采用此二甲基亞砜溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例6中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用石墨烯作為超級電容電池的負極，采用現有技術中的無紡布隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0047]實施例7
[0048]將硬碳(作為雙電層電容器電極材料)、2_巰基聚苯胺(作為贗電容器電極材料)與聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照2:7:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料浸漬在活性炭(作為集流體)中，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鉀、碘化鉀、異丙酸和2-丙基苯酚溶于二甲基亞砜中，其中溴化鉀與碘化鉀的質量比3:1，從而制成異丙酸質量分數為2%、溴化鉀質量分數為10%、碘化鉀質量分數為10%的二甲基亞砜溶液。采用此二甲基亞砜溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例7中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用石墨烯作為超級電容電池的負極，采用現有技術中無紡布隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0049]實施例8
[0050]將碳納米管(作為雙電層電容器電極材料)、聚苯胺(作為贗電容器電極材料)與聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照2:7:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料涂布在不銹鋼網(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鉀、碘化鉀、乙酸和3-甲氧基對苯二酚溶于二甲基亞砜中，其中溴化鉀與碘化鉀的質量比3:1，從而制成乙酸質量分數為2%、溴化鉀質量分數為10%,碘化鉀質量分數為1 %的二甲基亞砜溶液。采用此二甲基亞砜溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例8中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用石墨作為超級電容電池的負極，采用現有技術中無紡布隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0051 ] 實施例9
[0052]將活性炭(作為雙電層電容器電極材料)、對氨基苯甲醛接枝聚苯胺(作為贗電容器電極材料)與聚偏氟乙烯(作為粘結劑)按照1:8:1的質量比均勻混合并以N-甲基吡咯烷酮制成漿料，然后將此漿料涂布在銅箔(作為集流體)表面，并于120°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鉀、硝酸和鄰乙氧基苯酚溶于水中，從而制成質量分數為10%、pH值為0.0I的溴化鉀溶液。采用此溴化鉀溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例9中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用碳納米管作為超級電容電池的負極，采用現有技術中紙隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0053]實施例10
[0054]將碳凝膠(作為雙電層電容器電極材料)、2_氨基苯甲醛接枝聚苯胺(作為贗電容器電極材料)與聚四氟乙烯(作為粘結劑)按照1:8:1的質量比均勻混合并以水制成漿料，然后將此漿料噴涂在銅箔(作為集流體)表面，并于100°C真空干燥至恒重，再按照常規方法進行滾壓后制成復合電極。將溴化鉀、乙酸和鄰甲氧基苯酚溶于水中，從而制成質量分數為1 %、P H值為0.2的溴化鉀溶液。采用此溴化鉀溶液作為超級電容電池的電解質，采用實施例10中制得的復合電極作為超級電容電池的正極，采用碳納米管作為超級電容電池的負極，采用現有技術中紙隔膜作為超級電容電池的隔膜;將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用現有技術中的疊片方式或繞卷方式即可組裝成方形、圓柱形、扣式、片狀或不規則形狀的超級電容電池。
[0055]具體地，在0.85A/g電流密度下對本發明實施例10所制備的超級電容電池的恒電流放電性能進行檢測，從而得到如圖2所示的恒電流放電曲線圖。由圖2可以看出:放電時間超過了 3500s，從而可以計算出本發明實施例10所制備的超級電容電池的放電比電容超過4000F/go
[0056]綜上可見，本發明實施例不僅具有高比容量、高比能量、高循環穩定性、高倍率性能、高安全性等優點，而且擴大了超級電容電池的工作電壓范圍，大幅度提高了能量密度，簡化了制備工藝，因此可以廣泛應用于電子通信、交通運輸、能量存儲等領域。
[0057]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種超級電容電池，包括正電極、負電極、隔膜和電解質;其特征在于，正電極或負電極中的至少一者是采用集流體表面負載復合電極活性材料構成;所述的電解質是含鹵素和苯酸類化合物的水溶液或有機溶液； 其中，所述的復合電極活性材料是由雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料按照雙電層電容器電極材料:贗電容器電極材料=1:1?9的質量比混合而成;所述的雙電層電容器電極材料為碳材料;所述的贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種。2.根據權利要求1所述的超級電容電池，其特征在于，所述的碳材料采用石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳纖維、碳凝膠、活性炭、經化學功能基團功能化的石墨、經化學功能基團功能化的石墨烯、經化學功能基團功能化的碳納米管、經化學功能基團功能化的軟碳、經化學功能基團功能化的硬碳、經化學功能基團功能化的碳纖維、經化學功能基團功能化的碳凝膠、經化學功能基團功能化的活性炭中的一種或幾種。3.根據權利要求1或2所述的超級電容電池，其特征在于，所述的苯酚類化合物為苯酚及其衍生物中的一種或幾種。4.根據權利要求1或2所述的超級電容電池，其特征在于，在含鹵素和苯酚類化合物的有機溶液中，有機溶液的溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或幾種。5.根據權利要求1或2所述的超級電容電池，其特征在于，所述的集流體是采用銅、鋁、鎳、鉛、不銹鋼、碳、石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳凝膠、碳纖維、活性炭、導電聚合物中的一種或幾種材料制成的片狀、網狀或塊狀的固體。6.根據權利要求1或2所述的超級電容電池，其特征在于，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯復合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯復合膜、紙隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜中一種或幾種。7.一種超級電容電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:將雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料、粘結劑混合，并將混合后的漿料負載到集流體表面，從而制得復合電極； 其中，雙電層電容器電極材料與贗電容器電極材料的質量比為1:1?9;所述的雙電層電容器電極材料為碳材料;所述的贗電容器電極材料為聚苯胺、經化學功能基團功能化的聚苯胺或經化學功能基團功能化的聚苯胺的衍生物中的一種或幾種； 步驟2:將隔膜設置于正電極和負電極之間，并添加電解質，然后采用疊片方式或繞卷方式組裝成上述權利要求1至6中任一項所述的超級電容電池； 其中，正電極或負電極中的至少一者是采用步驟I制得的復合電極；電解質是采用含鹵素和苯酸類化合物的水溶液或有機溶液。8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在含齒素和苯酚類化合物的有機溶液中，有機溶液的溶劑為乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、四氫呋喃、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或幾種。9.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述的集流體是采用銅、鋁、鎳、鉛、不銹鋼、碳、石墨、石墨烯、碳納米管、軟碳、硬碳、碳凝膠、碳纖維、活性炭、導電聚合物中的一種或幾種材料制成的片狀、網狀或塊狀的固體。10.根據權利要求7或8所述的制備方法，其特征在于，所述的隔膜采用聚丙烯微孔膜，聚乙烯微孔膜、或聚乙烯-聚丙烯復合膜、聚偏氟丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚偏氟乙烯-聚偏氟丙烯復合膜、紙隔膜、陶瓷隔膜、無紡布隔膜中一種或幾種。
【文檔編號】H01G11/58GK105826089SQ201610341388
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】崔秀國, 張優, 祖雷, 連慧琴
【申請人】北京石油化工學院