[發(fā)明專利]一種對稱性鈕扣型超級電容器電極材料及對稱性鈕扣型超級電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510909523.2
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105513825B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李芝華;李彥博
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學
• 主分類號: H01G11/48
• 分類號: H01G11/48;H01G11/24
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 魏娟

本發(fā)明公開了一種對稱性鈕扣型超級電容器電極材料及對稱性鈕扣超級電容器，該電極材料包含表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球活性物質(zhì)，其具有比容量大、能量密度高、電化學活性高等特點，可以用于制備對稱性鈕扣型超級電容器的電極片材料，獲得比容量大、交流阻抗小和電壓維持能力好的高性能對稱性鈕扣型超級電容器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球為活性物質(zhì)的對稱性鈕扣型超級電容器電極材料，以及用這種電極材料制成的對稱性鈕扣型超級電容器，屬于化學電容器領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源危機和環(huán)境保護逐漸成為21世紀的兩大難題。為緩解日益嚴峻的能源危機和由此產(chǎn)生的一系列環(huán)境問題，世界各國都在積極開展新能源產(chǎn)業(yè)。風能、太陽能以及潮汐能等可再生能源受到很大關(guān)注。但是這些能源往往受到外部條件(例如氣象、氣候、地域)的影響而呈現(xiàn)不穩(wěn)定性和不連續(xù)性。要解決這一問題就需要發(fā)展相關(guān)配套的高效儲能裝置來實現(xiàn)能量的高效儲存與釋放。因此，開發(fā)高效電能儲存裝置是解決目前能源危機和環(huán)境保護進程中面臨的一大挑戰(zhàn)。

超級電容器(又稱為電化學超級電容器)是一種介于電池和傳統(tǒng)電容器的新型儲能裝置。與電池和傳統(tǒng)電容器相比，它不僅具有高功率密度、充放循環(huán)壽命長、循環(huán)效率高、充電時間短、可靠性高等優(yōu)點，還表現(xiàn)出對環(huán)境友好特點，在備用電源、太陽能電源、新能源汽車、信息技術(shù)、日常電子產(chǎn)品、航空航天以及國防科技等領(lǐng)域表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。

對于超級電容器而言，電極材料的技術(shù)突破是驅(qū)動超級電容器行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。目前碳材料普遍應(yīng)用于超級電容器電極材料，但是在碳材料本身比容量較低，能量密度有限，組裝成的電容器的綜合性能受到一定程度影響。與碳材料相比，導電聚苯胺材料合成簡便、環(huán)境穩(wěn)定性好，相對碳材料的比容量、能量密度較好，但是單獨采用聚苯胺材料，電容器的比容量及能量密度改善能力有限，使其在超級電容器領(lǐng)域的應(yīng)用受到局限。因此，開發(fā)比容量更大、電化學活性更高、綜合性能更好的新型導電聚苯胺復合電極材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的活性炭電極材料存在比容量低、能量密度低和電化學活性不夠高的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種具有比容量大、高電化學活性以三價鈰離子摻雜聚苯胺中空微球為活性物質(zhì)的對稱性鈕扣型超級電容器電極材料。

本發(fā)明的另一個目的是在于提供一種基于所述電極材料獲得的比容量大、交流阻抗小和電壓維持能力好的對稱性鈕扣型超級電容器。

為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種對稱性鈕扣型超級電容器電極材料，該電極材料的活性物質(zhì)為表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球。

優(yōu)選方案，對稱性鈕扣型超級電容器電極材料由以下質(zhì)量份組分組成：

表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球70～80份；

乙炔黑10～20份；

固含量為55～65％的聚四氟乙烯乳液5～15份。

較優(yōu)選的方案，對稱性鈕扣型超級電容器電極材料由以下質(zhì)量份組分組成：表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球75份；乙炔黑15份；固含量為60％聚四氟乙烯乳液10份。

較優(yōu)選方案，表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球的外徑為340～420nm，內(nèi)徑為220～260nm，電導率為8.95～47.46S/cm。

較優(yōu)選方案，表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球中三價鈰離子的質(zhì)量百分比含量為5～30％。

進一步優(yōu)選方案，表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球通過如下方法制備得到：將苯胺在含聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸)的溶液中通過自組裝法制備聚苯胺中空微球，聚苯胺中空微球在硝酸鈰(Ⅲ)溶液中攪拌摻雜后，即得表面摻雜有三價鈰離子的聚苯胺中空微球。