[發(fā)明專利]三元復(fù)合電極材料、其界面原位反應(yīng)制法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610924800.1
• 申請日: 2016-10-24
• 公開（公告）號: CN107978462A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鐵;張珽;羅袆;丁海燕
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/46;H01G11/48;B82Y30/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

1.一種三元復(fù)合電極材料的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于包括：

使二維材料和表面改性劑于混合溶劑中反應(yīng)，實現(xiàn)對二維材料的表面改性，獲得改性二維材料；

將改性二維材料分散于水和/或能與水互溶的小分子醇中形成改性二維材料分散液，并在所述改性二維材料分散液內(nèi)加入氧化劑，均勻混合形成水相體系；

將導(dǎo)電聚合物單體溶解于有機溶劑中形成油相體系；

將水相體系與油相體系混合形成油/水兩相分離的混合液，并在溫度為0℃～70℃的條件下反應(yīng)，從而在油/水界面間生成改性二維材料-導(dǎo)電聚合物-金屬氧化物三元復(fù)合電極材料，即所述三元復(fù)合電極材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于包括：

將二維材料分散于混合溶劑中，并進(jìn)行超聲分散處理，其中超聲分散功率為200W～400W，優(yōu)選為250W～400W，尤其優(yōu)選為300W～400W，獲得二維材料分散液；

之后，向二維材料分散液內(nèi)加入表面改性劑，在溫度為25℃～90℃的條件下反應(yīng)，獲得改性二維材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于：所述表面改性劑與二維材料的質(zhì)量比為1:1～1:100；和/或，所述水相體系中氧化劑與改性二維材料的質(zhì)量比為1:1～1:100；和/或，所述導(dǎo)電聚合物單體與氧化劑的質(zhì)量比為1:1～1:10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于：所述改性二維材料分散液的濃度為1wt％-50wt％；和/或，所述油相體系包含1wt％-50wt％導(dǎo)電聚合物單體。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于：

所述混合溶劑包含體積比為1:1～1:100的第一溶劑和第二溶劑，第一溶劑與第二溶劑不同；優(yōu)選的，所述第一溶劑包括乙醇、水、異丙醇中的任意一種；優(yōu)選的，所述第二溶劑包括水、丙酮、異丙醇、乙醇中的任意一種；優(yōu)選的，所述混合溶劑選自乙醇/水混合溶劑、乙醇/丙酮混合溶劑、水/丙酮混合溶劑、水/異丙醇混合溶劑、異丙醇/乙醇混合溶劑、異丙醇/丙酮混合溶劑中的任意一種；

和/或，所述小分子醇包括乙醇和/或異丙醇；

和/或，所述二維材料包括立方氮化硼、二硫化鉬、二硫化鎢、二硒化鎢、硒化鉍、二銻化鉬、二銻化鈷、黑磷二維材料中的任意一種或兩種以上按任意比例的組合；

和/或，所述表面改性劑包括硅烷偶聯(lián)劑K570、十二烷基硫酸鈉、十八烷基硫酸鈉、硬脂酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的任意一種或兩種以上按任意比例的組合；

和/或，所述氧化劑包括高錳酸鉀、高錳酸鈉、高錳酸銨、氯酸鉀、高氯酸鉀、三氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵中的任意一種或兩種以上按任意比例的組合；

和/或，所述導(dǎo)電聚合物單體包括噻吩、吡咯、苯胺、苯撐、苯撐乙烯中的任意一種或兩種以上按任意比例的組合；

和/或，所述水相溶劑包含水、乙醇的任意一種或兩種按任意比例的組合；

和/或，所述有機溶劑包括乙醇、異丙醇、環(huán)己烷、二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中的任意一種或兩種以上按任意比例的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的界面原位反應(yīng)制法，其特征在于包括：將所述油/水兩相分離的混合液在溫度為0℃～70℃，優(yōu)選為4℃～70℃的條件下靜置反應(yīng)1h以上，優(yōu)選為1h～50h，尤其優(yōu)選為5h～30h，進(jìn)一步優(yōu)選為10h～30h，從而在油/水界面間生成所述三元復(fù)合電極材料。

7.一種三元復(fù)合電極材料，其特征在于：所述三元復(fù)合電極材料具有均勻分布的納米級結(jié)構(gòu)，并且所述三元復(fù)合電極材料包括改性二維材料、導(dǎo)電聚合物和金屬氧化物，所述金屬氧化物及導(dǎo)電聚合物均勻分散在改性二維材料的片層結(jié)構(gòu)上，所述金屬氧化物的粒徑為0.1nm～20nm。

8.由權(quán)利要求1-6中任一項所述方法制備的三元復(fù)合電極材料或權(quán)利要求7所述的三元復(fù)合電極材料于制備儲能裝置中的用途，所述儲能裝置包括超級電容器。

9.一種柔性超級電容器，其特征在于包括第一電極，電解質(zhì)中間層和第二電極，所述電解質(zhì)中間層分布于第一電極和第二電極之間，并且所述第一電極和第二電極中的至少一者包含權(quán)利要求1-6中任一項所述方法制備的三元復(fù)合電極材料或權(quán)利要求7所述的三元復(fù)合電極材料。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性超級電容器，其特征在于：所述第一電極和第二電極均包含所述的三元復(fù)合電極材料；或者，所述第一電極或第二電極包含所述的三元復(fù)合電極材料；優(yōu)選的，所述電解質(zhì)中間層包含PVA/KOH電解質(zhì)薄膜；和/或，所述第一電極和/或第二電極覆設(shè)在柔性襯底上。