[發明專利]一種含鈦的超級電容器的電極材料及超級電容器

在審

• 申請號: 201711261660.5
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108010742A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 毛鳳嬌;盧東;鐘兵;黃云
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 梁鑫

本發明公開了一種含鈦的超級電容器的電極材料及超級電容器，屬于材料技術領域。本發明要解決的技術問題是提供一種新型含鈦的超級電容器的電極材料，其由以下方法制備得到：將TiO2、聚乙二醇、溶劑攪拌均勻，超聲混合后，將溶劑蒸干，得混合物固體，在氨氣流中經程序升溫法氮化，得粗TiN，經鈍化、干燥，得納米TiN；納米TiN與乙炔黑、聚偏二氟乙烯混合，再滴加N?甲基吡咯烷酮和無水乙醇，配成膏狀物，把膏狀物均勻地涂敷于集流體上，然后經真空干燥、壓制，即得。本發明利用氮化鈦電極材料制備超級電容器，使其具有雙電層電容和贗電容、優異的可逆性，有效的增加了總的電容，其內阻很小，具有很好的導電性能。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種含鈦的超級電容器的電極材料及超級電容器。

背景技術

電化學超級電容器是利用電極與電解液界面上的雙電層或發生的快速、可逆的氧化還原反應(贗電容特性)來儲存能量的一種新型儲能器件，它具有長壽命、快速充放電和高比功率密度的優點，和傳統蓄電池配合使用可以提高電源的放電倍率，這種復合電源系統目前已引起了人們的廣泛關注。目前研究較多的超級電容器電極材料主要有碳材料、金屬氧化物和導電聚合物，碳材料的比電容較小，導電聚合物在電化學循環時穩定性不好，金屬氧化物中RuO具有高的比電容和良好的可逆性，但價格昂貴，而其他的金屬氧化物的比電容和可逆性都有待改善。RuO具有良好超級電容特性的一個重要原因是它良好的導電性能，而通常的金屬氧化物一般為半導體。

過渡金屬氮化物通常具有良好的導電性能和化學穩定性能，近年來被研究作為超級電容器電極材料，v.Conwaw等人發現MoN具有良好的超級電容特性，2006年Adv.Mater.上報道納米VN的比電容達到1340F/g。鈦作為清潔環保，無毒無副作用的原料，其工藝制備過程對環境無污染，對人體無傷害，加上氮化鈦的優異的電化學性能，使得氮化鈦也有望稱為超級電容器，但是其相關制備方法卻沒有看到。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明提供了一種含鈦的超級電容器的電極材料。

一種含鈦的超級電容器的電極材料，其由以下方法制備得到：

A、將TiO2、聚乙二醇、溶劑攪拌均勻，超聲混合后，將溶劑蒸干，得混合物固體，混合物固體在氨氣流中經程序升溫法氮化，得粗TiN，粗TiN經鈍化、干燥，得納米TiN；

B、將步驟A所得納米TiN與乙炔黑、聚偏二氟乙烯混合，再滴加N-甲基吡咯烷酮和無水乙醇，配成膏狀物，把膏狀物均勻地涂敷于集流體上，然后經真空干燥、壓制，得含鈦的超級電容器的電極材料。

其中，上述所述的含鈦的超級電容器的電極材料中，步驟A中，所述TiO2和聚乙二醇的質量比為1：0.1～0.2。

其中，上述所述的含鈦的超級電容器的電極材料中，步驟A中，所述溶劑為去離子水或乙醇。

其中，上述所述的含鈦的超級電容器的電極材料中，步驟A中，所述超聲混合的時間為15～20分鐘。

其中，上述所述的含鈦的超級電容器的電極材料中，步驟A中，所述將溶劑蒸干的溫度為60～100℃。

其中，上述所述的含鈦的超級電容器的電極材料中，步驟A中，所述程序升溫法氮化的操作為：將混合物固體置于石英管中，然后將石英管置于管式電阻爐中，在升溫前先以1.5～3mL/s流速通入NH3，將石英管內空氣除凈，然后升溫至600～800K，再以0.5～3K/min升溫速率升到1000～1300K，恒溫1.5～3h后，在NH3氣氛中冷卻至室溫并保持6～18小時。