[發明專利]一種rGO/MnOx納米復合物工作電極及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710359106.4
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN106992077B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 蓋利剛;班青
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/46;H01G11/86;H01G11/68
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本發明涉及一種以rGO/MnO_x納米復合物為活性物質的工作電極，屬于電化學儲能器件技術領域。rGO/MnO_x納米復合物工作電極，以rGO/MnO_x樣品為活性物質，將活性物質與導電劑、粘合劑在溶劑中研磨混合后，涂敷在集流體上而得。工作電極的質量比容量（以工作電極上的活性物質質量計），在1 A/g下為240?330 F/g，在20 A/g下容量保持率（相對于1 A/g）分別為70?90%。本發明還提供所述工作電極的制備方法。本發明的工作電極具有較高的質量比容量和優良的倍率性能。

技術領域

本發明涉及一種以rGO/MnO_x納米復合物為活性物質的工作電極，屬于電化學儲能器件技術領域。

背景技術

超級電容器具有充電時間短、比功率（功率密度）高、倍率性能好和使用壽命長等優點，被認為是介于電池和傳統電容器之間的一種重要儲能器件。近年來，隨著人們對便攜式、可彎曲（折疊、卷曲）和可穿戴等多功能、柔性電化學儲能器件需求的增長，具有較高比能量和較高比功率的柔性超級電容器受到了科研工作者的廣泛研究（Science 2016, 351,691–695）。

超級電容器電極材料包括碳材料、金屬氧化物/金屬氫氧化物、金屬碳化物、氮化物、導電高分子及它們的復合材料。活性碳、碳納米管、碳纖維、石墨烯等碳材料是典型的雙電層電容器電極材料（在碳材料表面不修飾化學官能團的情況下），而包括二氧化錳、氧化釕、四氧化三鈷、聚苯胺、聚吡咯等在內的金屬氧化物/金屬氫氧化物和導電高分子材料是贗電容電容器電極材料。雙電層電容器電極材料具有相對較高的功率密度、較好的倍率性能以及更為優異的循環穩定性，但其理論比電容和能量密度往往比贗電容電容器電極材料的要小得多，這是由電極材料的電學性能和存儲離子/能量的方式所決定的。

CN 106548876A公開了一種表層氧化的碳納米管陣列/石墨烯/二氧化錳復合材料電極，所述復合材料電極包括導電基底、碳納米管陣列、石墨烯和二氧化錳，碳納米管陣列與導電基底垂直相接形成三維導電網絡骨架，石墨烯以納米尺度包覆碳納米管陣列形成碳納米管陣列-石墨烯復合結構，二氧化錳以納米尺度分散在所述碳納米管陣列-石墨烯復合結構中，形成碳納米管陣列/石墨烯/二氧化錳復合材料電極，碳納米管陣列/石墨烯/二氧化錳復合材料電極的表層為氧化石墨烯，形成表層氧化的碳納米管陣列/石墨烯/二氧化錳復合材料電極。

CN 104979566A公開了復合電極及其制備方法和用途，其中，該復合電極包括：導電基材、石墨烯和二氧化錳。該復合電極不含粘結劑，電極電阻低，活性物質分散性能良好，生物相容性好。并且，該復合電極采用石墨烯作為導電基材骨架，二氧化錳顆粒可以均勻的分散于比表面積大、導電性優異的石墨烯表面，有效地提高了二氧化錳的表面積，降低了電極的電阻。并且，將該復合電極應用于微生物燃料電池陽極，可以有效提高陽極的生物附著量，提高陽極的電子傳遞效率，從而提高微生物燃料電池的產電性能。

CN 103035409A提供了一種石墨烯復合電極，包括集流體及位于集流體表面的電極活性材料，其中，電極活性材料包括石墨烯和二氧化錳，石墨烯以層狀結構位于集流體表面，二氧化錳位于層狀結構的石墨烯表面，石墨烯在電極活性材料中的質量百分含量為80–90%。此外，還涉及一種石墨烯復合電極的制備方法及其應用。通過將氧化石墨烯與二氧化錳分步沉積到集流體上，不需要使用粘結劑，從而有效降低了整個電極的等效串聯電阻，同時發揮石墨烯與二氧化錳雙電層的容量和贗電容，石墨烯的加入可以很好的提高電極的穩定性和電導率。此外，通過電沉積的方法，電極材料直接沉積在電極片上，可以省去復雜的涂布工藝，工藝簡單且時間短。