[發明專利]鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料、制備和應用

在審

• 申請號: 202011245144.5
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112447416A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 楊正龍;徐夢瑤
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/46
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 許耀

1.一種鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，通過水熱反應在活化處理的碳布基底上一體化生成Al-MnO₂納米片，得到Al-MnO₂@CC材料，即為所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料。

2.根據權利要求1所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將活化處理的碳布基底放入去離子水中，分別加入KMnO₄和Al³⁺源；

(2)將入KMnO₄、Al³⁺源、活化的碳布基底和去離子水混合均勻，形成均一的體系；

(2)利用4KMnO₄+3C+H₂O→K₂CO₃+MnO₂+2KHCO₃進行水熱反應；

(3)反應后，取出反應物，冷卻至室溫，洗滌，烘干，得到所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料。

3.根據權利要求1或2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，所述的碳布基底的活化采用以下方法：將碳布在溶劑中超聲處理，再酸化，用去離子水清洗后在干燥，得到活化的碳布基底；優選所述的碳布基底的活化采用以下方法：將碳布在丙酮、異丙醇和乙醇分別超聲30min，再用濃HNO₃酸化15min，用去離子水清洗后在真空干燥箱里60℃下烘干過夜，得到活化的碳布基底。

4.根據權利要求2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，所述的Al³⁺源為AlCl₃。

5.根據權利要求2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述的Al³⁺源占KMnO₄的質量分數為4.5％～18.0％。

6.根據權利要求2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，水熱反應的溫度為90℃～180℃。

7.根據權利要求2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，水熱反應的時間為1h～8h。

8.根據權利要求2所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，洗滌采用去離子水和乙醇洗滌1～3次，烘干在45℃～65℃進行。

9.一種鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料，其特征在于，采用權利要求1～8任一所述的方法制備得到；該材料呈納米片形態，具有多晶結構，顯示出0.27nm～0.29nm的晶格間距。

10.如權利要求9所述的鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料的應用，其特征在于，將該材料用于柔性超級電容器，所述的柔性超級電容器以Na₂SO₄作為電解質，兩片鋁摻雜二氧化錳基柔性超級電容器電極材料堆疊在一起，中間用無紡布膜隔開。