[發(fā)明專利]基于細(xì)菌纖維素的三元復(fù)合電極材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810922707.6
• 申請(qǐng)日: 2018-08-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109216037A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐衛(wèi)華;袁艷;周杰;唐鍵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/24
• 分類號(hào): H01G11/24;H01G11/30;H01G11/48
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于細(xì)菌纖維素的三元復(fù)合電極材料及其制備方法。所述方法先在細(xì)菌纖維素懸浮液中加入吡咯單體和氧化劑，在較低反應(yīng)溫度下，經(jīng)原位氧化聚合制備核?殼結(jié)構(gòu)的聚吡咯/細(xì)菌纖維素二元復(fù)合物，然后，將聚吡咯/細(xì)菌纖維素二元復(fù)合物分散在水中，加入金屬源前驅(qū)體，在堿溶液中共沉積、常溫陳化制備核?殼?殼結(jié)構(gòu)的鎳錳雙金屬氫氧化物/聚吡咯/細(xì)菌纖維素三元復(fù)合電極材料。本發(fā)明原料易得、價(jià)格低廉、反應(yīng)溫和、制備簡(jiǎn)易，制備的三元電極材料具有相互交聯(lián)空間結(jié)構(gòu)和高的比電容，在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于細(xì)菌纖維素的三元復(fù)合電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器作為一種新型的儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)化裝置，因其生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)方法簡(jiǎn)單高效、生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保、電化學(xué)性能優(yōu)越、使用壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。同時(shí)超級(jí)電容器彌補(bǔ)了電池與傳統(tǒng)電容器的不足，提供了高的能量密度和功率密度，在電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備、備用電源等方面有著廣泛的應(yīng)用。電極材料作為超級(jí)電容器的核心部件，對(duì)超級(jí)電容器的性能有著至關(guān)重要的影響(①Wang,F.；et al.,Latest advances insupercapacitors:from new electrode materials to novel device designs.ChemicalSociety reviews 2017,46(22),6816-6854)。

細(xì)菌纖維素作為環(huán)境友好的生物大分子材料，具有優(yōu)異的生物降解性和生物相容性。同時(shí)，細(xì)菌纖維素具有多孔的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔隙率高；表面含有大量的羥基官能團(tuán)，親水性強(qiáng)，可通過(guò)不同的合成方法控制嵌入在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中納米顆粒的尺寸和大小(②Wang,X.；et al.,All-biomaterial supercapacitor derived from bacterialcellulose.Nanoscale 2016,8(17),9146-50.③Wang,Z.；et al.,Cellulose basedsupercapacitors:materials and performance considerations.Advanced EnergyMaterials 2017,1700130)。

傳統(tǒng)的碳材料具有很高的載荷量與穩(wěn)定性，但電容的貢獻(xiàn)值并不高。導(dǎo)電聚合物和過(guò)渡金屬化合物作為超級(jí)電容器電極材料時(shí)，可以在電極材料表面和內(nèi)部發(fā)生快速可逆的氧化還原反應(yīng)，使電極存儲(chǔ)的電荷密度提高，從而產(chǎn)生比較大的準(zhǔn)法拉第電容。除此之外，電極材料的納米化與多孔結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，可以有效地降低金屬化合物在電極反應(yīng)中的離子擴(kuò)散和電荷輸送阻力，具有協(xié)同作用。