[發明專利]一種超級電容器電極材料及其制備

無效

• 申請號: 200910043090.1
• 申請日: 2009-04-10
• 公開（公告）號: CN101546650A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 陳潔;黃可龍;劉素琴
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042;H01G9/058;C01G49/00;C01G51/00;C01G53/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏 勇

技術領域

本發明屬于超級電容器電極材料領域，具體涉及一種超級電容器的電極材料及其制備方法。?

背景技術

超級電容器具有優良的脈沖充放電性能以及大容量儲能性能，加上充電快、循環壽命長、環境適應性強、無記憶效應、免維護、對環境無污染等優勢，是一種介于傳統靜電超級電容器和化學電源之間的新型儲能元件，在移動通訊、信息技術、工業領域、消費電子、電動汽車、航空航天和國防科技等方面具有極其重要和廣闊的應用前景。其中，電極活性材料的研究作為超級電容器研究的一個重要分支，其研究一直比較活躍。雙電層電容原理是利用界面雙電層來存儲電荷，其允許大電流快速的充放電，且容量的大小隨所選電極材料的有效比表面積的增大而增大。電極材料主要是具有高比表面積的碳材料，如活性碳、碳纖維、碳氣凝膠、碳納米管等。贗電容儲能原理利用電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電活性物質發生快速且可逆的法拉第反應來實現儲能的，從而產生比雙電層容量更高的比容量。電極材料主要是過渡金屬氧化物(或氮化物)及其水合物、導電聚合物等。贗電容的優點有可以產生很大的容量，是雙電層電容容量的10-100倍。金屬氧化物如RuO₂，MnO₂，Co₃O₄，NiO等是目前研究最為廣泛的一類超級電容器材料。目前，研究得最為成功的金屬氧化物基超級電容器是RuO₂/H₂SO₄體系，RuO₂電極材料可形成極高的比電容量(760F·g^-1)，具有良好的導電性，并且在酸性溶液中穩定，是一種性能優異的電極材料，但其價格昂貴，不利于產業化應用，并且對環境有污染。其他電極材料也存在一定的缺陷，限制其在超級電容器中的應用。如MnO₂具有較差的循環性能；氧化鎳和氧化鈷的電位窗口相對較窄(約0.5V)。因此，尋找一種新的具有較好電化學性能的超級電容器電極材料迫在眉睫。?

普魯士藍及其衍生物是具有沸石特性的三維網狀結構的聚合物，具有優良的電化學可逆性，高度的穩定性，離子嵌/脫能力，容易制備，低成本等優點，在電化學催化，生物傳感器，電化學的電極修飾材料，電池電極材料等方面具有較多的研究。而將電化學性能良好的普魯士藍及其衍生物作為超級電容器電極材料的研究國內外研究甚少，因此其在超級電容器領域具有廣闊的研究前景。?

發明內容

本發明目的在于提供一種具有良好電化學性能、容易制備、成本低、環境友好的超級電容器電極材料及其制備方法。?

本發明的目的是通過以下方式實現的。?

一種超級電容器電極材料包括普魯士蘭衍生物A_p[Fe(CN)₆]_k、乙炔黑和粘結劑PTFE，三者的質量比為73～76∶18～22∶4～6；A為Co，Ni，Mn，Fe，Cu；p為3或4；k與A的價態一致。?

所述的超級電容器電極材料的制備方法如下：按照產物A_p[Fe(CN)₆]_k的化學計量比，稱取過渡金屬鹽和鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀，分別配制成水溶液，邊攪拌邊將所配制的鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶液慢慢滴加到過渡金屬鹽溶液中去，攪拌，沉淀離心分離后用去離子水洗滌，以去除溶液中的雜質離子，真空干燥，得A_p[Fe(CN)₆]_k；再按照A_p[Fe(CN)₆]_k∶乙炔黑∶粘結劑PTFE＝73～76∶18～22∶4～6的重量比例混合漿料，將混合漿料壓在不銹鋼網集流體上，制成電極，真空干燥，即成電極材料。?

所述的過渡金屬鹽為Co，Ni，Mn，Fe，Cu離子的可溶性金屬鹽。?

所述的過渡金屬鹽和鐵氰化鉀K₃[Fe(CN)₆]或亞鐵氰化鉀K₄[Fe(CN)₆]分別用去離子水配制成水溶液；再將鐵氰化鉀K₃[Fe(CN)₆]或亞鐵氰化鉀K₄[Fe(CN)₆]水溶液滴加到過渡金屬鹽溶液后，磁力攪拌30min。?

將所述的沉淀用去離子水洗滌后，于80℃的真空干燥箱中干燥8h。?