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专利号: 2020111764512
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种工作电极,其特征在于,由碳布/镓氧氮化物制得。

2.如权利要求1所述的工作电极,其特征在于,所述碳布/镓氧氮化物为,镓氧氮化物纳米粒子负载于碳布纤维之上;镓氧氮化物纳米粒子的尺寸为10-70nm,优选的,镓氧氮化物纳米粒子的尺寸为10-25nm。

3.如权利要求1或2所述的碳布/镓氧氮化物工作电极的用途,用于组装对称式水系超级电容器。

4.一种超级电容器,由碳布/镓氧氮化物工作电极、隔膜、电解液和外封装组成。

5.如权利要求4所述的超级电容器,其特征在于,所述隔膜为磺化高分子纤维膜;所述电解液为硫酸、硫酸锂或硫酸钠水溶液。

6.如权利要求4所述的超级电容器,其特征在于,隔膜为深圳格邦GBH5512磺化隔膜;优选的,电解液为1mol L-1硫酸。

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所述超级电容器的放电比容量60-152mF cm 。100mA cm 电流密度下的放电比容量相对于1mA cm-2下的放电比容量,容量保持率为41-46%。

7.如权利要求1-3任一项所述碳布/镓氧氮化物工作电极的制备方法,包括步骤如下:

1)将碳布进行表面处理,得碳布A;

2)将碳布A置于三氯化镓-苯溶液中,重复浸渍、提拉数次,得碳布B,再将碳布B置于通风橱中,于室温环境空气中放置6-12h,得碳布C,然后将碳布C置于烘箱中于50-70℃干燥6-

12h,得碳布D;

3)将碳布D置于管式炉中,在氨气氛中进行氮化处理,得碳布/镓氧氮化物;

4)将所得碳布镓氧氮化物进行裁切,制得碳布镓氧氮化物工作电极。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,

步骤1)中所述将碳布进行表面处理,所述表面处理为空气等离子体处理或超声处理;

其中,空气等离子体处理的时间为60-120s,功率为90-110W;所述超声处理为:将碳布置于

3-8mol L-1的酸溶液中,于室温下超声处理1-3h,干燥后使用。优选的,所述酸为硝酸、盐酸。

更优选的,所述酸为5-7mol L-1的硝酸。更优选的超声处理为:将碳布置于6molL-1的硝酸溶液中,于室温下超声处理2h,干燥后使用。

步骤2)中所述三氯化镓-苯溶液,其中,三氯化镓的浓度为1-2mol L-1。

步骤2)中所述重复浸渍、提拉数次,其中,浸渍、提拉的次数为6-12次,相邻两次浸渍、提拉的时间间隔为4-6min。优选的,相邻两次浸渍、提拉的时间间隔为5min。

9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,

步骤3)中所述氨气氛,其中,氨气流速为32-48mL min-1,氨气在进入管式炉之前,先经过盛有25-28%浓氨水的洗气瓶。

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步骤3)中所述氮化处理,氮化处理的温度为750-850℃,升温速率为10℃min ,氮化时间为8-12h。更优选的,800℃下氮化处理,氮化时间为10h。

10.如权利要求4-6任一项所述超级电容器的制备方法,将碳布/镓氧氮化物矩形条裁成电极片,制得工作电极;以H2SO4溶液为电解液,将隔膜裁剪成圆片,组装扣式超级电容器器件。