本发明属于超级电容器，涉及一种锌离子电容器，尤其涉及一种锌离子电容器及其制备方法与车辆。
背景技术：
1、混合超级电容器(hsc)因同时结合了电池和超级电容器的优点而备受关注。混合超级电容器采用电容器型电极作为阳极，电池型电极作为阴极。过去几十年中，科学界广泛研究了碱金属离子(如li+、na+、k+等)，取得了一定的进展。然而，碱金属离子存在能源可持续性问题，类似于锂电池，同时有机电解质与碱金属离子的反应也存在安全风险。
2、与此相比，多价阳离子(如zn2+、ca2+与al3+等)在能源储存设备中的应用具有较高的电化学性能。其中，锌离子因其低成本、资源丰富、安全性高和环保性高被认为是最有潜力替代锂离子的选择，对于实现能源可持续发展具有重要意义。目前，对于锌离子的储能器件已经取得了很大的进展，然而，在某些应用场景下，如极寒地区或者航天航空领域，对于储能器件需要良好的低温性能，锌离子的储能器件仍不能满足实际应用的需求。
3、因此研究锌离子的低温性能是应用开发中的重要方面，这涉及到选择适合低温电解质和电极材料，以及改善电解质的流动性和离子迁移速率。只有在低温条件下具备良好的性能，锌离子电容器才能在更广泛的应用领域中发挥作用。
4、cn115132500a公开了一种富含含氧官能团的炭材料在高能量密度锌离子电容器中的应用，将富含含氧官能团的活性炭作为锌离子电容器正极，以锌箔作为负极，采用玻璃纤维whatman作为隔膜，以锌的有机溶液为电解液进行组装电池，得到锌离子电容器。
5、cn116959890a公开了一种锌离子电容器及其制备方法、车辆。锌离子电容器包括电容正极、电容负极以及凝胶型锌离子电解质。电容正极包括第一碳布，第一碳布的表面具有钴掺杂二氧化锰纳米结构。电容负极包括第二碳布以及设置在第二碳布上的活性物质层，活性物质层包含活性炭。凝胶型锌离子电解质至少附着在电容正极和电容负极的表面上。
6、现有技术中公开的锌离子电容器都有一定的缺陷，存在着比电容、循环性能与能量密度无法满足实际应用的需求，及低温下的性能较差的问题，从而限制了锌离子电容器的应用范围。因此，开发设计一种新型的锌离子电容器及其制备方法与车辆至关重要。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锌离子电容器及其制备方法与车辆，本发明中提供的锌离子电容器为非对称结构的超级电容器，所述负极片与正极片不同，实现了锌离子电容器中正负电极的电化学窗口的互补，因此提升了锌离子电容器的电压窗口与稳定性，从而提升了锌离子电容器的比电容、循环性能与能量密度；另外，所述锌离子电容器中的凝胶电解质在低温下仍具有优异的性能，从而保证了锌离子电容器在低温下的性能，所述锌离子电容器在低温下仍旧需要较高的比电容、循环性能与能量密度。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种锌离子电容器，所述锌离子电容器包括依次层叠设置的正极片、凝胶电解质与负极片；
4、所述负极片与正极片不同；
5、所述凝胶电解质的制备原料包括：聚乙烯醇、硫酸锌、亚铁盐、纤维素与溶剂。
6、本发明中提供的锌离子电容器为非对称结构的超级电容器，所述负极片与正极片不同，实现了锌离子电容器中正负电极的电化学窗口的互补，因此提升了锌离子电容器的电压窗口与稳定性，从而提升了锌离子电容器的比电容、循环性能与能量密度；另外，所述锌离子电容器中的凝胶电解质在低温下仍具有优异的性能，从而保证了锌离子电容器在低温下的性能，所述锌离子电容器在低温下仍旧需要较高的比电容、循环性能与能量密度。
7、优选地，所述正极片包括正极集流体及负载于所述正极集流体表面的纳米级正极材料。
8、本发明中所述正极集流体表面的正极材料为纳米级，能够促进载流子的转移，提高电解液与电极的接触面积，从而提升锌离子电容器的性能。
9、优选地，所述正极集流体包括碳布。
10、优选地，所述纳米级正极材料的平均粒径为80～120nm，例如可以是80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、105nm、110nm、115nm或120nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
11、优选地，所述纳米级正极材料包括纳米级的铁掺杂氧化钒复合材料。
12、本发明中所述纳米级正极材料是铁掺杂的氧化钒复合材料，通过铁离子的加入，有效的防止了锌枝晶的形成，同时保证了锌离子电容器在充放电的过程中的稳定循环。
13、优选地，所述负极片包括碱活化的碳布。
14、优选地，所述碱包括氢氧化钾。
15、第二方面，本发明提供了一种第一方面所述锌离子电容器的制备方法，所述制备方法包括：
16、混合聚乙烯醇、硫酸锌、硫酸亚铁、纤维素与电解质溶剂后加热，得到凝胶电解质；再将正极片、所得凝胶电解质与负极片进行层叠后，得到所述锌离子电容器。
17、优选地，所述混合中聚乙烯醇、硫酸锌、亚铁盐、纤维素与溶剂的质量比为(3～5):(10～14):(12～16):(0.3～0.7):(15～25)。
18、本发明中所述聚乙烯醇与硫酸锌的质量比为(3～5):(10～14)，例如可以是3:10、3:11、3:13、3:14、4:10、4:11、4:13、4:14、5:10、5:11、5:13或5:14，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19、本发明中所述聚乙烯醇与亚铁盐的质量比为(3～5):(12～16)，例如可以是3:12、3:13、3:14、3:16、4:12、4:13、4:14、4:16、5:12、5:13、5:14或5:16，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
20、本发明中所述聚乙烯醇与纤维素的质量比为(3～5):(0.3～0.7)，例如可以是3:0.3、3:0.4、3:0.5、3:0.7、4:0.3、4:0.5、4:0.7、5:0.3、5:0.4或5:0.7，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
21、本发明中所述聚乙烯醇与溶剂的质量比为(3～5):(15～25)，例如可以是3:15、3:17、3:19、3:22、3:23、3:25、4:15、4:17、4:19、4:22、4:23、4:25、5:15、5:17、5:19、5:22或5:23，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22、优选地，所述亚铁盐包括硫酸亚铁。
23、优选地，所述电解质溶剂包括水。
24、优选地，所述加热的温度为70～90℃，时间为100～140min。
25、本发明中所述加热的温度为70～90℃，例如可以是70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、86℃、88℃或90℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26、本发明中所述加热的时间为100～140min，例如可以是100min、105min、110min、115min、120min、125min、130min、135min或140min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27、优选地，制备所述正极片的方法包括：在正极集流体表面通过水热法制备纳米级正极材料，得到所述正极片。
28、优选地，所述水热法包括：混合钒源、还原剂、正极溶剂与铁源后得到混合溶液，将碳布浸泡于所得混合溶液中，热处理后得到所述正极片。
29、本发明中所述正极片以碳布作为正极集流体，采用水热法，在碳布表面生长纳米结构，有利于电子的迁移活动，同时使正极片具有较高的比表面积，从而有利于电解液与正极片中活性物质的接触，从而有效的提高了锌离子电容器的比电容。
30、优选地，所述混合的方式包括：第一混合钒源、还原剂与正极溶剂得到初混液，第二混合铁源与所得初混液后，得到所述混合溶液。
31、优选地，所述第一混合的方式包括搅拌，温度为40～50℃，时间为30～50min。
32、本发明中所述第一混合的温度为40～50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
33、本发明中所述第一混合的时间为30～50min，例如可以是30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min或50min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
34、优选地，所述第二混合的方式包括搅拌，温度为40～50℃，时间为10～30min。
35、本发明中所述第二混合的温度为40～50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
36、本发明中所述第二混合的时间为10～30min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
37、优选地，所述钒源包括v2o5。
38、优选地，所述还原剂包括h2o2。
39、优选地，所述正极溶剂包括水。
40、优选地，所述铁源包括feso4·7h2o。
41、优选地，所述热处理的温度为180～220℃，时间为30～42h。
42、本发明中所述热处理的温度为180～220℃，例如可以是180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43、本发明中所述热处理的时间为30～42h，例如可以是30h、32h、34h、36h、38h、40h或42h，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
44、优选地，所述水热法还包括所述热处理之后的洗涤后的干燥。
45、优选地，制备所述负极片的方法包括：将碳布置于碱粉末中进行烧结后，得到负极片。
46、优选地，所述烧结的温度为140～180℃，时间为100～140min。
47、本发明中所述烧结的温度为140～180℃，例如可以是140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
48、本发明中所述烧结的时间为100～140min，例如可以是100min、105min、110min、115min、120min、125min、130min、135min或140min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
49、作为本发明所述制备方法的优选技术方案，所述制备方法包括：
50、(1)在40～50℃下通过30～50min的搅拌混合钒源、还原剂与正极溶剂得到初混液，再在40～50℃通过10～30min的搅拌混合铁源与所得初混液后，得到混合溶液；将碳布浸泡于所得混合溶液中，在180～220℃下热处理30～42h后得到所述正极片；
51、(2)混合质量比为(3～5):(10～14):(12～16):(0.3～0.7):(15～25)的聚乙烯醇、硫酸锌、硫酸亚铁、纤维素与电解质溶剂后，在70～90℃下加热100～140min，得到凝胶电解质；
52、(3)将碳布置于碱粉末中，在140～180℃下进行100～140min的烧结后，得到负极片；
53、(4)再将步骤(1)所得正极片、步骤(2)所得凝胶电解质与步骤(3)所得负极片进行层叠后，得到所述锌离子电容器；
54、其中，步骤(1)、步骤(2)与步骤(3)不分先后顺序。
55、第三方面，本发明提供了一种车辆，所述车辆包括第一方面所述的锌离子电容器及与所述锌离子电容器连接的车载电池。
56、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
57、本发明中提供的锌离子电容器为非对称结构的超级电容器，所述负极片与正极片不同，实现了锌离子电容器中正负电极的电化学窗口的互补，因此提升了锌离子电容器的电压窗口与稳定性，从而提升了锌离子电容器的比电容、循环性能与能量密度；另外，所述锌离子电容器中的凝胶电解质在低温下仍具有优异的性能，从而保证了锌离子电容器在低温下的性能，所述锌离子电容器在低温下仍旧需要较高的比电容、循环性能与能量密度。
1.一种锌离子电容器，其特征在于，所述锌离子电容器包括依次层叠设置的正极片、凝胶电解质与负极片；
2.根据权利要求1所述的锌离子电容器，其特征在于，所述正极片包括正极集流体及负载于所述正极集流体表面的纳米级正极材料；
3.根据权利要求1或2所述的锌离子电容器，其特征在于，所述负极片包括碱活化的碳布。
4.一种权利要求1～3任一项所述锌离子电容器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合中聚乙烯醇、硫酸锌、亚铁盐、纤维素与溶剂的质量比为(3～5):(10～14):(12～16):(0.3～0.7):(15～25)；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，制备所述正极片的方法包括：在正极集流体表面通过水热法制备纳米级正极材料，得到所述正极片；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式包括：第一混合钒源、还原剂与正极溶剂得到初混液，第二混合铁源与所得初混液后，得到所述混合溶液；
8.根据权利要求4～7任一项所述的制备方法，其特征在于，制备所述负极片的方法包括：将碳布置于碱粉末中进行烧结后，得到负极片；
9.根据权利要求4～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1～3任一项所述的锌离子电容器及与所述锌离子电容器连接的车载电池。
