【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器器件领域，具体涉及一种结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器器件的制备方法及其应用。
技术介绍
0、技术背景
1、超级电容器是一种广泛使用的储能器件，具有大的能量密度，大的充放电效率，是一种能源存储的良好选择，其由电极，隔膜，电解质组成。微型超级电容器是一种面积较小的小型化超级电容器器件，不仅具有超级电容器的优点，而且具有简化的封装工艺与集成电路的兼容性，是电子器件的理想微电源之一，其性能依赖于电极材料以及器件结构，而对称型微型超级电容器由于正负极电极材料一致，相比于非对称型微型超级电容器具有制备工艺简单的特点，可较快成型，故而一直是研究热点。锰基氧化物具有理论容量大，储量丰富，结构多样等优点，一直是超级电容器电极材料的研究重点，然而，大多数锰基氧化物反应电势多在正电位，导致其几乎只能用于超级电容器的正极材料。考虑到对称微型超级电容器器件可以大大简化器件制备的工艺，故而调控锰基氧化物在负极的反应类型与电极电势，进而提高其电化学性能十分迫切。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器器件的制备方法，该方法通过原位电化学方法将铝离子嵌入来调节二氧化锰中的结晶水含量，可有效提高二氧化锰作为负极在碱性电解质中的电化学性能，进而提供了制备对称型超级电容器微型器件的可能性，为实现对称器件，进而为简化器件制备工艺提供了一种方法，该方法制备工艺简单，成本较低，得到的器件具有较高的面积比电容。
2、为解
3、一种结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，包括如下工艺：
4、（1）将锰盐和铝盐溶于去离子水中，在室温下进行充分搅拌形成均匀溶液，其中锰盐、铝盐加入去离子水的摩尔比浓度为0.02:0.01-0.2；
5、（2）在管式炉中使用化学气相沉积法在700-800℃将碳纳米管均匀地沉积在集流体上，沉积时间为25-30min；
6、（3）利用原位电化学方法在三电极体系中，其中三电极体系包括工作电极-集流体、对电极-铂电极、参比电极-甘汞电极或氯化银电极，以步骤（1）得到溶液为沉积液，在步骤（2）得到的集流体上沉积二氧化锰的同时将铝离子嵌入到二氧化锰中；
7、（4）将步骤（3）得到的二氧化锰在烘箱中干燥后利用软件刻画叉指电极形状，用激光切割出叉指电极；
8、（5）将体积比为1:1的0.1g/ml的聚乙烯醇pva与1mol/l的碱性电解质混合，在水浴中搅拌制备凝胶电解质，将凝胶电解质滴在叉指电极上使其浸润，在室温固化制备出结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器。
9、所述步骤（1）中锰盐选自硫酸锰或硝酸锰中的一种。
10、所述步骤（1）中铝盐选自硫酸铝或硝酸铝中的一种。
11、所述步骤（2）中化学气相沉积法中所用工作气体为氩气和氢气和乙炔，所述氩气气体流速为50-100sccm，所述氢气气体流速为100-150sccm，所述乙炔气体流速为5-10sccm。
12、所述步骤（2）中集流体为碳布或碳纸的一种。
13、所述步骤（3）中原位电化学方法为恒电流法或循环伏安法或恒电流充放电法中的一种或者几种。
14、所述恒电流法条件为：电流密度为5-100ma/cm2，时间为60s-3600s；循环伏安法条件为：扫速为1-5mv/s，电压窗口为0-1.2v，圈数为1-5圈；恒电流充放电法条件为：电流为5-100ma/cm2，电压窗口为0-1.2v，圈数为50-100圈。
15、所述步骤（4）中干燥温度为60-100℃，烘干的时间为3-10小时。
16、所述步骤（4）中叉指电极的宽度范围为0.5-2.0mm，相邻叉指电极间隙为0.5-2.0mm。
17、所述步骤（5）中碱性电解质选自氢氧化钠或氢氧化钾或氢氧化锂中的一种。
18、本专利技术与现有技术相比，具有以下的显著特点：1.采用的原位电化学沉积方法，可以成功将铝离子嵌入到二氧化锰中，进而调节二氧化锰中的结晶水含量，制备方法简单，成本较低，而且反应条件易控制；2.采用该方法制备的二氧化锰可调节结晶水的含量，由于二氧化锰作为超级电容器的负极在碱性电解质中的反应机理是存在水的参与，故而提高二氧化锰中的结晶水含量可有效提高其电化学性能，进而为提高微型对称超级电容器的性能，制备的微型器件在1ma/cm2的电流密度下具有106mf/cm2的比电容，具有优异的电化学性能，该方法具有广阔的应用前景，可用于电子设备、汽车、航空航天航海等领域。通过本专利技术技术，可以有效调节二氧化锰中的结晶水含量，为微型对称超级电容器的制备提供了一种新的思路和方法。
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1.一种结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于包括如下工艺：
2.根据权利要求1所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中锰盐选自硫酸锰或硝酸锰中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中铝盐选自硫酸铝或硝酸铝中的一种。
4.根据权利要求3所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中化学气相沉积法中所用工作气体为氩气和氢气和乙炔，所述氩气气体流速为50-100sccm，所述氢气气体流速为100-150sccm，所述乙炔气体流速为5-10sccm。
5.根据权利要求1或4所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中集流体为碳布或碳纸的一种。
6.根据权利要求5所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中原位电化学方法为恒电流法或循环伏安法或恒电流充放电法中的一种或者几种。
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1.一种结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于包括如下工艺：
2.根据权利要求1所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中锰盐选自硫酸锰或硝酸锰中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中铝盐选自硫酸铝或硝酸铝中的一种。
4.根据权利要求3所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中化学气相沉积法中所用工作气体为氩气和氢气和乙炔，所述氩气气体流速为50-100sccm，所述氢气气体流速为100-150sccm，所述乙炔气体流速为5-10sccm。
5.根据权利要求1或4所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中集流体为碳布或碳纸的一种。
6.根据权利要求5所述的结晶水调节二氧化锰微型对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中原位电化学方法为恒电流法...
【专利技术属性】
技术研发人员：傅杰财，延剑锋，程思拓，张俊丽，张亚雄，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：
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