[發明專利]一種超級電容器用石墨烯電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710686873.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107316754B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 黃嘯谷;張其土
• 申請（專利權）人: 蘇州海凌達電子科技有限公司
• 主分類號: H01G11/36
• 分類號: H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

本發明公開了一種超級電容器用石墨烯電極材料以及制備方法，其由以下重量份數的原料制備而成：活性炭3~5份、二氧化鈦納米管1~3分、石墨烯2~5份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯4~6份、乙酸乙酯40~50份、碳酸鋰1~3份、硫化鈷2~4份、氫氧化鎳2~4份、三乙醇胺鹽1~3份、氯化亞錫5~10份。本發明制得的超級電容器用電極材料具有良好的化學穩定性和電導率，同時比電容和能量密度較高，經處理后的活性炭和二氧化鈦納米管具有良好的分散性和粘附性，與石墨烯及其他原料混合，充分提高活性炭和石墨烯的電導率，改善石墨烯的表面浸潤性，是一種綜合性能良好的電極材料。

技術領域

本發明涉及電化學材料制備領域，尤其涉及一種超級電容器用石墨烯電極材料及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種極具市場競爭力的儲能產品，可以實現快速充電、大電流放電，且具有十萬次以上的充電壽命，在一些需要短時高倍率放電的應用中占有極重要的地位。

電極是超級電容器的核心組成部分，電極材料直接影響到超級電容器的性能，目前常用的電極材料為活性炭。

隨著納米材料的發展，具有片層結構的二維石墨烯材料引起了電化學材料領域的廣泛關注。多種研究發現，將其與電極材料復合，可以提升超級電容器的性能。但由于石墨烯的二維納米片層結構使其極易團聚在一起，石墨烯的性能優勢難以被充分發揮出來。因此，由石墨烯為主材的電容器電極材料常表現出較低的電導率和表面浸潤性，在一定程度上限制了石墨烯在超級電容器電極材料中的應用。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種化學穩定性和電容性良好的超級電容器用石墨烯電極材料及其制備方法。

解決上述技術問題采用的技術方案為：一種超級電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數的原料制備而成：活性炭3~5份、二氧化鈦納米管1~3分、石墨烯2~5份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯4~6份、乙酸乙酯40~50份、碳酸鋰1~3份、硫化鈷2~4份、氫氧化鎳2~4份、三乙醇胺鹽1~3份、氯化亞錫5~10份。

作為優選，所述的一種超級電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管2分、石墨烯3份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯5份、乙酸乙酯45份、碳酸鋰2份、硫化鈷3份、氫氧化鎳3份、三乙醇胺鹽2份、氯化亞錫8份。

所述的一種超級電容器用石墨烯電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于10~15倍量的酸溶液中，超聲振蕩10~20min后升溫至60~70℃后保溫攪拌8~10h，得混合液，加入2~3倍混合液量的去離子水并靜置8~10h，過濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂酰基鈦酸乙二酯和乙酸乙酯的混合溶液中，攪拌1~2h后靜置6~8h，過濾并將固體物烘干，研磨1~2h，過200目篩，得混合物二；

（3）將步驟（2）所得混合物二和碳酸鋰、硫化鈷、氫氧化鎳、石墨烯混合，加入10~15倍量的去離子水混合攪拌40~60h，得混合液；

（4）步驟（3）所得的混合液中加入三乙醇胺鹽和氯化亞錫，于70~80℃下混合攪拌處理2~3h，然后過濾并用去離子水洗滌，固體物經干燥后得到本發明的電極材料。

進一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

與現有技術相比，本發明具備的有益效果為：

本發明制得的超級電容器用電極材料具有良好的化學穩定性和電導率，同時比電容和能量密度較高，經處理后的活性炭和二氧化鈦納米管具有良好的分散性和粘附性，與石墨烯及其他原料混合，充分提高活性炭和石墨烯的電導率，改善石墨烯的表面浸潤性，是一種綜合性能良好的電極材料。