[發明專利]鋰離子超級電容器電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710381210.3
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107195464B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 曾美霞
• 申請（專利權）人: 寧波智正偉盈信息科技有限公司
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/36;H01G11/46;H01G11/48;H01G11/50;H01G11/86
• 代理公司: 武漢華強專利代理事務所(普通合伙) 42237
• 代理人: 康晨

本發明公開了一種鋰離子超級電容器電極材料的制備方法，該電極材料為石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合材料，是將氧化石墨、二氧化鈦顆粒分別制備分散液；再將過硫酸銨溶解在硫酸溶液中，制備氧化劑溶液；在氧化石墨分散液中加入吡咯單體，再加入氧化劑溶液，反應得到氧化石墨/聚吡咯納米線陣列復合物；將氧化石墨/聚吡咯納米線陣列復合物與二氧化鈦分散液混合，加入氧化劑溶液，反應得到氧化石墨/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合物；其中的氧化石墨還原為石墨烯，得到石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合物。本發明的制備方法工藝簡單、成本低，上述電極材料作為鋰離子超級電容器的電極表現出較高的比容量和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子超級電容器領域，具體涉及一種鋰離子超級電容器電極材料的制備方法，以及通過該方法制備的電極材料，以及采用該電極材料的鋰離子超級電容器。

背景技術

鋰離子超級電容器技術介于鋰離子二次電池和超級電容器之間，既克服了前者功率密度低、無法瞬時大電流放電的缺點，又解決了后者能量密度低、單位體積蓄電量小、續航能力差的難題，已經成為了國內外電動汽車領域的研究熱點。結合了鋰離子二次電池和超級電容器兩者的工作原理的鋰離子超級電容器從儲能機理上可分為兩類：一類是在一個電極上進行鋰離子儲能，另一個電極上進行雙電層電容或贗電容儲能；另一類是至少在同一電極上既具有鋰離子儲能又同時具有雙電層電容儲能。用于雙電層電容或贗電容儲能的電極通常采用碳電極或金屬氧化物電極，然而，單純的碳電極或金屬氧化物電極比容量較低，因此，現有技術中通常會將過渡金屬氧化物、導電聚合物等材料與之結合，構成復合電極，來提高比容量和循環性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池電極材料的制備方法，該電極材料為石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元復合材料，該方法工藝簡單，能夠形成性能優良的石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元復合材料。根據該方法制備的電極材料具有良好的循環穩定性以及較高的比容量。

本發明的目的是通過如下方案實現的：提供一種鋰離子超級電容器電極材料的制備方法，該電極材料為石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合材料，其特征在于，聚吡咯在石墨烯上形成納米線陣列，二氧化鈦顆粒附著在聚吡咯納米線陣列以及石墨烯表面，該二氧化鈦顆粒為納米球狀，粒徑D50為5-8nm；具體包括下述步驟：

(1)將氧化石墨、表面活性劑置于酸溶液中，進行超聲分散，得到氧化石墨烯分散液A，備用；

(2)將二氧化鈦顆粒、表面活性劑置于酸溶液中，攪拌，得到二氧化鈦分散液B，備用；

(3)將過硫酸銨溶解在硫酸溶液中，得到氧化劑溶液，備用；

(4)在分散液A中加入吡咯單體，在0-5℃攪拌1-3h；再加入部分上述氧化劑溶液，繼續攪拌，反應20～28h，反應溫度0-5℃，然后洗滌、過濾、干燥，得到氧化石墨/聚吡咯納米線陣列復合物；

(5)將步驟(4)得到的氧化石墨/聚吡咯納米線陣列復合物與分散液B混合均勻，加入部分上述氧化劑溶液，攪拌，室溫反應20-25h，然后洗滌、過濾、干燥，得到氧化石墨/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合物；

(6)將上述步驟(5)得到的氧化石墨/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合物與還原劑溶液混合、反應，以將其中的氧化石墨還原為石墨烯，從而得到石墨烯/聚吡咯/二氧化鈦三元納米線陣列復合材料。

上述步驟(1)和(2)中的所述酸溶液為硫酸水溶液，濃度為1-1.5mol/L。

所述吡咯單體：氧化石墨：二氧化鈦的質量比為90-120：10-15：1-5。

上述步驟(6)中的還原劑為硼氫化鈉、檸檬酸鈉、氫氧化鈉。

本發明還提供一種鋰離子超級電容器用電極材料，其是由上述方法制備的電極材料。