[發(fā)明專利]一種用于超級電容器的電極材料的制備方法

有效

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• 申請日: 2016-07-04
• 公開（公告）號: CN106128802B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設計）人: 范金辰;莫瑤;李健博;廖柯璇;王小飛;衛(wèi)歡歡;閔宇霖;徐群杰
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/48;H01G11/46;H01G11/36;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發(fā)明屬于物理學領域，涉及一種電極材料，具體來說是一種用于超級電容器的電極材料的制備方法。

背景技術

超級電容器是一種介于普通電容器和化學電池之間的儲能器件，兼具兩者的優(yōu)點，如功率密度高、能量密度高、循環(huán)壽命長、可快速充放電，并具有瞬時大電流放電和對環(huán)境無污染等特性。因為其具有極其重要和廣闊的應用前景成為人們研究的熱點之一。作為一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的新型儲能器件，超級電容器在眾多的領域有廣泛的應用。電解質材料是影響超級電容器性能的關鍵因素，因此，近年來，人們對超級電容器材料的制備合成改性做出了大量的研究。

二氧化錳是理想的超電電容器材料，因為二氧化錳作為超級電容器材料具有諸多優(yōu)勢：較高的理論電容值，較好的環(huán)境兼容性，價格低廉，無毒安全，儲量豐富。但是，在實際應用中，純相的二氧化錳由于其較差的導電性以及在循環(huán)過程中出現(xiàn)的二氧化錳電極發(fā)生電化學溶解，導致其表現(xiàn)出來的性能往往不高。因此，純相的二氧化錳作為超級電容器材料還有很多的不足。石墨烯納米帶是在碳納米管和石墨烯納米片之后出現(xiàn)的一種新型材料，優(yōu)秀的機械和電化學性能使得它可以成為電化學和一些電子設備中的很好的材料，比如鋰離子電池，超級電容器等。目前，利用碳材料和導電聚合物來改性二氧化錳成為行內研究學者的研究熱點之一。

Li等合成了多壁碳納米管/聚苯胺/二氧化錳的復合材料，所得到的復合材料的電化學性能得到了很大的提高(LiQ,LiuJ,ZouJ,etal.Synthesisandelectrochemicalperformanceofmulti-walledcarbonna notube/polyaniline/MnO₂ternarycoaxialnanostructuresforsupercapacitors[J].Journalof PowerSources2011,196(1):565-572)。Jena等人通過將多壁碳納米管功能化后和聚苯胺和二氧化錳復合，得到了復合材料，復合材料性能優(yōu)秀(SkMM,YueCY,JenaRK.Non-covalentinteractionsandsupercapacitanceofpseudo-cap acitivecompositeelectrodematerials(MWCNTCOOH/MnO₂/PANI)[J].SyntheticMetals2015,208:2-12.)。Wang等合成了磺化石墨烯/聚苯胺/二氧化錳復合材料，所得到的材料具有良好的倍率性能和穩(wěn)定的循環(huán)性能(WangG,TangQ,BaoH,LiX,etal.Synthesisofhierarchicalsulfonatedgraphene/MnO₂/po lyanilineternarycompositeanditsimprovedelectrochemicalperformance[J].JournalofPo werSources2013,241:231-238.)。所以，通過合成復合材料對于改善二氧化錳超級電容器材料有著顯著的效果。

發(fā)明目的

針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于超級電容器的電極材料的制備方法，所述的這種用于超級電容器的電極材料的制備方法要解決現(xiàn)有技術中的二氧化錳電極材料較差的導電性以及在循環(huán)過程中電極容易發(fā)生電化學溶解導致其在實際應用中表現(xiàn)出來性能不高的技術問題。

本發(fā)明提供了一種用于超級電容器的電極材料的制備方法，包括如下步驟：

1)將氧化石墨烯納米帶超聲分散于水中得到氧化石墨烯納米帶分散液，所述的氧化石墨烯納米帶在水中的質量分散濃度為0.1～10mg/mL；

2)向步驟1)制得的氧化石墨烯帶分散水溶液中加入第一批苯胺，所述的第一批苯胺與氧化石墨烯納米帶的質量比為0.1～20:1，攪拌5～30分鐘，隨后加入引發(fā)劑，所述的引發(fā)劑與氧化石墨烯納米帶的質量比為0.1～25:1在-10～5℃下，攪拌反應5～60分鐘得到中間產(chǎn)物的混合分散液；

3)稱取二氧化錳納米顆粒加入到步驟2)得到的中間產(chǎn)物的混合分散液中，所述的二氧化錳納米顆粒和氧化石墨烯納米帶的質量比為0.1～15：1，然后超聲分散5～60分鐘，得到二氧化錳納米顆粒/中間產(chǎn)物的混合分散液；