[發明專利]一種銻基復合材料、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201710315737.6
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107123552A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 韓穎慧;劉云鵬;宋利黎
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/34;H01G11/46;H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，尤其涉及一種銻基復合材料、其制備方法及其應用。

背景技術

近些年來，便攜式電子電器產品、電動汽車的迅速發展，極大地促進了新電源技術的發展。超級電容器是一種具有高功率長壽命等一系列優點的綠色儲能裝置，是一種介于傳統電容器和充電電池之間具有快速充放電的新型功率型能源存儲設備，在航空航天、國防數字通信設備、電源供應、存儲備份系統以及先進的汽車如混合動力汽車和燃料電池汽車等方面都有很廣闊的應用前景，并且對于解決世界面臨的能源短缺和環境污染等問題具有重要的意義。

在目前的研究中，活性炭因具有發達的空隙結構與比表面積，而被廣泛的應用于超級電容器的電極材料，并且已經顯示出了一定的應用前景。但是采用活性炭作為超級電容器電極材料仍然存在著大量不足，例如比功率較小等。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種銻基復合材料、其制備方法及其應用，本發明提供的銻基復合材料用作超級電容器電極時電化學性能優異，具有較高的比電容量和較長的循環壽命。

本發明提供了一種銻基復合材料，包括銻化合物和活性炭，所述銻化合物選自三氧化二銻、五氧化二銻或五硫化二銻。

在一個具體實施例中，所述銻化合物和活性炭的質量比為1∶2～10。

本發明還提供了一種銻基復合材料的制備方法，包括：

將銻化合物與活性炭在水中混合反應，然后進行水熱反應，得到銻基復合材料；

所述銻化合物選自三氧化二銻、五氧化二銻或五硫化二銻。

在一個實施例中，所述水熱反應的溫度為100～200℃，所述水熱反應的時間為2天～5天。

在另一個實施例中，所述銻化合物和活性炭的質量比為1∶2～10。

具體而言，所述制備方法包括：

將銻化合物與活性炭溶解在水中，在水浴中攪拌反應1～6h后，移至水熱反應釜里，在100～200℃下反應2～5天，經過濾洗滌后，干燥備用。其中，洗滌具體為分別用蒸餾水與無水乙醇洗滌3～5次。

上述技術方案所述的銻基復合材料可以作為超級電容器電極材料，具有良好的電化學性能。

本發明還提供了一種超級電容器電極，包括泡沫鎳和復合在所述泡沫鎳上的電極材料，所述電極材料包括導電聚合物、粘合劑和上述技術方案所述的銻基復合材料。

在一個實施例中，所述導電聚合物為聚苯胺，所述粘合劑為聚四氟乙烯。

具體而言，所述超級電容器電極可以按照以下方法制備：

將銻基復合材料、導電聚合物和粘合劑混合均勻，加入乙醇攪拌混合均勻，得到電極漿料；

利用涂覆機將電極漿料均勻的涂覆在已經清洗干凈的泡沫鎳上，放入加熱箱中干燥，再經過切片、壓片后，得到電極片。

具體而言，所述泡沫鎳的規格為：長×寬×高：(2～5cm)×(3～5cm)×(0.10～0.6cm)。銻基復合材料、導電聚合物和粘合劑為的質量比為3∶1∶1～9∶1∶1。攪拌速率為2000～5000r/min，時間為0.5h～3h。干燥溫度為100～300℃，干燥時間為1～12h。電極片的直徑為1cm，厚為0.1cm。

本發明還提供了一種超級電容器，包括上述技術方案所述的超級電容器電極。

本發明以水熱法制備的銻基復合材料作為超級電容器電極材料，不僅具有良好的電化學性能，而且具有較高的比電容和較長的循環壽命。實驗結果表明，本發明使用水熱法制備的銻基復合材料制成的超級電容器電極材料其比電容可以達到10～1500F/g；在恒流充放電3000次后，比電容仍然保持98.5％以上。

附圖說明

圖1為本發明實施例1提供的電極片的橫流充放電圖。

具體實施方式

實施例1

(1)將1.560g硫化銻溶于40ml硫化銨中，在50℃中干燥，研磨，在500℃空氣氣氛焙燒12h，研磨即得五硫化二銻；

(2)將步驟(1)所得的五硫化二銻與活性炭按照質量比為1∶4配比，溶解在20ml蒸餾水中，在水浴中攪拌反應6h后，將上述液體移至水熱反應釜里，在200℃下反應3天，經過濾洗滌后，干燥備用；

(3)用電子天平稱取0.850g步驟(2)制備而成的五硫化二銻-活性炭材料；

(4)用電子天平稱取0.17g聚苯胺以及與之等質量的聚四氟乙烯；

(5)將步驟(3)和步驟(4)所稱得的五硫化二銻-活性炭電極材料、聚苯胺及聚四氟乙烯以質量比為5∶1∶1的比例混合，加入乙醇后，用攪拌機攪拌1h；