【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电容器材料，涉及一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料的制备方法及其在水系铝离子电容器中的应用。
技术介绍
1、目前的主要清洁能源来自于太阳能、潮汐能及风能等，当前以锂、锌等金属氧化物为正极材料的电池逐渐占据了电子产品的市场。然而，锂资源的稀缺严重阻碍了其在未来的持续大规模应用，锌金属在碱性电解质中有限的可逆性限制了锌基材料二次能量存储设备的发展，因此，随着科技的发展和进步，探索具有超高倍率、高容量和长寿命的储能材料仍然具有挑战性。
2、超级电容器具有低成本和不易燃水基电解质，安全性高，并且不严重依赖复杂的电池管理系统进行保护，这成为储能技术的重要研究方向，由于铝离子的电荷密度很高，意味着其能实现超高的电极容量，铝金属的理论容量高(2981mah/g、8046mah/cm3)，可以实现正极和负极材料之间的可逆三电子反应、电极电位适中并且由于铝资源储量丰富、成本低，这些优势使得铝离子电容器被认为是锂离子电池的潜在替代品。水作为溶剂具有较高的离子电导率、安全性以及对环境友好等优势。所使用的电解质为水系电解质同时为减少副反应，解决方法是使用高浓度盐或电解质添加剂，在水系电解质中三氟甲磺酸铝(al(otf)3)已被提议作为alcl3的非腐蚀性替代物，注意到al(otf)3盐中两亲的otf-能够促进铝离子的可逆沉积/剥离，同时电解质抑制剂的添加能够减少正极材料的溶解，因此可充电铝离子电容器可成为未来研究的新方向。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技
2、本专利技术采用的技术方案是：一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，制备方法包括如下步骤：
3、1)基于改进方法得到锰酸盐悬浮液：在锰酸盐中加入去离子水，然后超声处理使其均匀分散，在鼓泡和搅拌下，调节溶液的ph值达到碱性，在暴露于空气中一段时间后得到mn3o4，洗涤、离心数次直到溶液变为中性来收获沉淀物，真空干燥后，得到mn3o4；
4、2)将合成好的mn3o4悬浮在去离子水中同时加入有机高分子化合物pvp并旋转搅拌，洗涤、离心数次直到溶液变为中性来收获沉淀物，真空干燥，得到p-mn3o4复合材料。
5、上述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，步骤1)中，所述的锰酸盐是mnso4·h2o。
6、上述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，步骤1)中，所述的调节溶液的ph值至碱性是使用koh水溶液滴加到上述溶液中，直到溶液的ph值达到12。
7、上述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，步骤2)中，所述的有机高分子化合物pvp为聚乙烯吡咯烷酮。
8、上述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，按质量比锰酸盐：聚乙烯吡咯烷酮＝1:0.1～0.5。
9、上述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，步骤2)中，pvp的分子量分别为10000、24000和58000。
10、上述的有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4作为正极材料在水系铝离子电容器中的应用。
11、上述的应用，方法如下：
12、1)正极的制备：将p-mn3o4与导电材料和粘结剂混合均匀，滴加少量nmp作为溶剂，混合均匀后，直接涂抹于衬底碳纸上，真空干燥箱烘干，取出，得涂覆有p-mn3o4的正极极片；
13、2)负极的制备：将活性炭与导电材料和粘结剂混合均匀后，滴加少量nmp作为溶剂，混合均匀后，直接涂抹于衬底碳纸上，真空干燥箱烘干，取出，得涂覆有活性炭的负极极片；
14、3)水系铝离子电容器的制备：将正极极片放入正极壳中，使涂覆有p-mn3o4的一面接触隔膜，然后放入隔膜，再滴入电解液，然后在隔膜上方放入负极极片，使涂覆有活性炭的一面接触隔膜，之后依次放入垫片、弹片，最后将负极壳扣上，封装，得水系铝离子电容器。
15、上述的一种基于p-mn3o4的水系铝离子电容器，所述粘结剂是pvdf或cmc,所述导电材料是super p或乙炔黑,所述隔膜是纤维素隔膜、聚丙烯膜、隔膜纸和高分子半透膜中的一种。
16、上述的应用，方法如下：
17、1)正极的制备：将p-mn3o4与导电材料和粘结剂混合均匀，滴加少量nmp作为溶剂，混合均匀后，直接涂抹于衬底碳纸上，真空干燥箱烘干，取出，得涂覆有p-mn3o4的正极极片；
18、2)负极的制备：将活性炭与导电材料和粘结剂混合均匀后，滴加少量nmp作为溶剂，混合均匀后，直接涂抹于衬底碳纸上，真空干燥箱烘干，取出，得涂覆有活性炭的负极极片；
19、3)以步骤1)制备的正极片为正极，以步骤2)制备的负极片为负极，电解液为2mol/l的三氟甲烷磺酸铝和0.2mol/l双氟甲烷磺酸锰的混合电解液，得到水系铝离子电容器。
20、本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术，设计了一种新颖的水系铝离子非对称电容器，以锰氧化物和活性炭分别作为正负极材料。具有如下优点：第一，显著提高了mn3o4电极材料的导电性、离子扩散速率，al3+可以与氧原子结合形成稳定的al-o化学键。第二，增加了活性中心，改善了al3+的扩散动力学，缓解了al3+嵌入-脱嵌过程引起的结构坍塌，从而提高了铝离子的储存性能。第三，有机高分子pvp的引入扩大了层间距，从而改善了材料在充放电过程中的比容量和倍率性能。
22、2、本专利技术，锰氧化物p-mn3o4在pvp掺杂后，放电时间增加了848.9秒，比电容高达482.84f/g,，比原始mn3o4增大了大约1.9倍。
23、3、本专利技术，选取的材料具有很好的赝电容行为，并且制备方法简单，材料价廉、易得，对环境的污染性小，具有高的理论比电容值。
24、4、合成工艺和组装工艺简单，易于操作控制，适用于连续化大规模生产、丰富了铝离子电容器正极材料，有望应用在未来的储能材料和器件上。
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1.一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，步骤1)中，所述的锰酸盐是MnSO4·H2O。
3.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，步骤1)中，所述的调节溶液的pH值至碱性是使用KOH水溶液滴加到上述溶液中，直到溶液的pH值达到12。
4.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，步骤2)中，所述的有机高分子化合物PVP为聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，按质量比锰酸盐：聚乙烯吡咯烷酮＝1:0.1～0.5。
6.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4电极材料，其特征在于，步骤2)中，PVP的分子量分别为10000、24000和58000。
7.权利要求1-6任一项所述的有机高分子化合物PVP掺杂Mn3O4
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，方法如下：
9.根据权利要求8所述的一种基于P-Mn3O4的水系铝离子电容器，其特征在于，所述粘结剂是PVDF或CMC，所述导电材料是Super P或乙炔黑，所述隔膜是纤维素隔膜、聚丙烯膜、隔膜纸和高分子半透膜中的一种。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，方法如下：
...【技术特征摘要】
1.一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，其特征在于，步骤1)中，所述的锰酸盐是mnso4·h2o。
3.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，其特征在于，步骤1)中，所述的调节溶液的ph值至碱性是使用koh水溶液滴加到上述溶液中，直到溶液的ph值达到12。
4.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，其特征在于，步骤2)中，所述的有机高分子化合物pvp为聚乙烯吡咯烷酮。
5.根据权利要求1所述的一种有机高分子化合物pvp掺杂mn3o4电极材料，其特征在于，按...
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