[發明專利]一種超級電容器

有效

• 申請號: 201610744968.4
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN106252096B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉思志;歐陽曉平
• 申請（專利權）人: 東莞市共和電子有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/36;H01G11/48;H01G11/86
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙)44251
• 代理人: 劉漢民

1.一種超級電容器，其特征在于，包括電極片、隔離膜、極柱和外殼，其特征在于：所述電極片包括集流體和設置于所述集流體上的涂層，所述涂層包括活性物質、導電劑和粘接劑，所述活性物質、所述導電劑和所述粘接劑的質量比為(70～95)：(2～20)：(3～10)；

所述活性物質包括碳材料、導電聚合物和石墨型氮化碳，所述碳材料、所述導電聚合物和所述石墨型氮化碳的質量比為(60～90)：(5～30)：(5～10)；

所述碳材料為氮摻雜的且經聚3-己基噻吩功能化的石墨烯，并且石墨烯的表面沉積有二氧化錳納米粒子；

所述導電聚合物為聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的至少一種；

所述氮摻雜的且經聚3-己基噻吩功能化的石墨烯的制備方法包括如下步驟：

第一步，經聚3-己基噻吩功能化的氧化石墨烯的制備：將30mL SOCl₂加入到含有50mg-150mg氧化石墨烯的DMF溶液中，在氮氣保護氛圍下升溫至70℃-90℃，反應10h-30h，最后將過量的DMF減壓蒸除，40℃-70℃下真空干燥，得到酰氯化的氧化石墨烯；然后將5mg-15mg的酰氯化的氧化石墨烯酰氯化的氧化石墨烯分散到50mL的DMF中，在氮氣保護下充分攪拌均勻，然后再加入5mg-15mg的3-噻吩甲酸，攪拌20min-1h后加入1mL-3mL的三乙胺，升溫至110℃-130℃，保溫反應10h-30h，然后離心除去多余的3-噻吩甲酸，得到乙?；a物，再將乙?；a物轉移至三口燒瓶中，加入20mL-60mL的無水氯仿，超聲40min-80min，再加入8mL-15mL的濃度為15mg/mL-30mg/mL的3-己基噻吩的氯仿溶液，充分攪拌10h-30h，然后加入0.5g-1g的無水三氯化鐵，常溫下反應10h-24h，反應結束后，將溶液倒入甲醇中沉淀出產物，并用索式抽取法提純，最后真空干燥3h-10h，得到經聚3-己基噻吩功能化的氧化石墨烯；

第二步，氮摻雜的且經聚3-己基噻吩功能化的石墨烯的制備：將尿素和經聚3-己基噻吩功能化的氧化石墨烯加入燒杯中，加入50mL-70mL蒸餾水，超聲攪拌均勻，然后在30℃-50℃下烘干，將其轉移至聚四氟乙烯內襯的水熱反應釜中，130℃下反應1h-5h后自然冷卻，然后對固體產物進行洗滌，得到氮摻雜的且經聚3-己基噻吩功能化的石墨烯；

第三步，石墨烯上二氧化錳納米粒子的沉積：將氮摻雜的且經聚3-己基噻吩功能化的石墨烯、MnCl₂·4H₂O與異丙醇混合配成混合溶液，在攪拌下升溫至60℃-85℃，得到混合溶液，將KMnO₄溶液加入混合溶液，反應1h-3h，然后將反應得到的黑色沉淀離心、洗滌、干燥、研磨即可。

2.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述石墨烯中，摻雜的氮的原子含量為1at％～5at％，聚3-己基噻吩與石墨烯的質量比為1：(10-40)。

3.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述二氧化錳納米粒子的粒徑為50nm～500nm，并且所述二氧化錳納米粒子的總質量與石墨烯的質量比為1：(10-30)。

4.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述導電聚合物的重均分子量為5000～100000。

5.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述石墨型氮化碳具有介孔結構，并且孔徑為10nm～20nm。

6.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述石墨烯具有片層結構，并且其層數為20～100，層厚為1.0～1.6nm。

7.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述石墨烯具有多孔結構，并且其孔徑為40nm-2μm。

8.根據權利要求1所述的超級電容器，其特征在于，所述導電劑為乙炔黑或炭黑，所述粘接劑為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。