[發明專利]一種全固態超級電容器正極材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010096075.X
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111292967B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 路金林;黃瑩瑩;郭菁
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/56
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，所述的全固態超級電容器正極材料具有三明治結構，該結構將聚苯胺夾于二氧化錳和中空介孔二氧化硅球之間；具體制備方法包括以下步驟：

1)將中空介孔二氧化硅球進行表面修飾：

向含有3-氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液中加入中空介孔二氧化硅球，超聲30-50分鐘后回流處理6-8小時，將回流處理后的混合液進行洗滌，干燥得到被修飾的中空介孔二氧化硅球；

2)制備聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料：

將被修飾的中空介孔二氧化硅球和苯胺單體加入到鹽酸溶液中攪拌成均勻的混合液，將混合液移至冰浴鍋中攪拌10-12小時后緩慢加入過硫酸銨，繼續攪拌20-24小時，經過濾并用去離子水和無水乙醇洗滌后干燥；

3)制備二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料：

將制備的聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料加入到高錳酸鉀水溶液中，攪拌均勻后緩慢滴加濃硫酸控制pH值在2-5之間，然后將混合溶液加熱至80-90℃，繼續攪拌1-1.5小時，最后進行過濾、洗滌干燥得電極材料。

2.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1)的中空介孔二氧化硅球與3-氨丙基三乙氧基硅烷的質量比為2.2-3.8，3-氨丙基三乙氧基硅烷的甲苯溶液濃度為0.07-0.1mol/L，回流溫度為95-120℃。

3.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟1)的超聲功率為750-900W。

4.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)所述的苯胺單體與過硫酸銨的摩爾比為(0.8-1.2)：(1-1.5)；所述被修飾的中空介孔二氧化硅球與苯胺單體的質量比為(0.8-1.6)：(1.6-3.6)；所述鹽酸溶液濃度為0.8-1.2mol/L；滴加過硫酸銨的速度為0.03-0.08mL/min。

5.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中攪拌速度為800-1500rpm。

6.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟3)所述高錳酸鉀與聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料的質量比為(20-25)：(0.8-1.5)。

7.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟3)中攪拌速度為500-800rpm。

8.根據權利要求1所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，步驟3)得到的二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料作為非對稱全固態超級電容器正極材料使用：

將二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯混合均勻后分散于1-甲基-2-吡咯烷酮中，攪拌2-6小時形成穩定的懸浮液；再將懸浮液涂覆于(1.4-1.8)cm×(1.4-1.8)cm的泡沫鎳上，40-80℃真空干燥8-12小時，得到超級電容器正電極極片。

9.根據權利要求8所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，所述的二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料與乙炔黑、聚偏氟乙烯的質量比為(7.5-8.5)：(0.8-1.2)：(0.8-1.2)；1-甲基-2-吡咯烷酮與二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料的質量比為(7.5-8.5)：(0.8-1.2)；涂在泡沫鎳上的混合物的厚度為300-600μm。

10.根據權利要求8所述的一種全固態超級電容器正極材料的制備方法，其特征在于，將商用活性炭涂覆于(1.4-1.8)cm×(1.4-1.8)cm的泡沫鎳上，40-80℃真空干燥8-12小時，得到超級電容器負極極片，用以二氧化錳/聚苯胺/中空介孔二氧化硅球復合材料為原料制備的超級電容器正電極極片，以聚乙烯醇-氫氧化鉀凝膠為工作電解質，組裝成非對稱型的全固態超級電容器，并進行電化學儲能應用。