[發明專利]電化學沉積法制備柔性泡沫碳基復合電極材料的方法

在審

• 申請號: 202011561428.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112735844A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 賀馨平;施夢雅;張文魁;黃輝;甘永平;夏陽;張俊;梁初
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H01G11/48
• 分類號: H01G11/48;H01G11/36;H01G11/86
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

本發明公開了一種電化學沉積法制備柔性泡沫碳基復合電極材料的方法，包括步驟1：制備泡沫碳；步驟2：將苯胺溶液和硫酸溶液混合后超聲，得到混合液；步驟3：采用電化學沉積法制備得到沉積有導電聚苯胺層的泡沫碳；步驟4：取出沉積有導電聚苯胺層的泡沫碳，沖洗，烘干，得到柔性泡沫碳基導電聚苯胺電極材料；電化學沉積法可以在各種形狀的材料上進行均勻包覆，實現了導電聚苯胺與泡沫碳的有效復合，貼合度好，而且反應溫度要求較低，操作步驟簡便，成本低廉，對環境友好。

技術領域

本發明屬于柔性超級電容器電極材料制備領域，具體來說涉及一種電化學沉積法制備柔性泡沫碳基復合電極材料的方法。

背景技術

隨著科技的快速發展，傳統的超級電容器將無法滿足人們的日常需求，于是可折疊，可穿戴，便攜式柔性儲能器件應運而生。柔性超級電容器具備了質量較輕，體積較小，穩定性較強等特點。由于它的機械柔性優勢，使柔性超級電容器可以應用在醫用設備，電子器件等各個領域。因此柔性超級電容器受到越來越多科學研究者的關注和重視，它的市場價值較高，應用前景廣闊。

然而，目前柔性超級電容器的研究還未能實現產業化發展，仍處于實驗室研究階段。主要存在以下三方面缺陷：一方面，能量密度的不足限制了柔性超級電容器的發展。超級電容器根據儲能原理的不同可以分為雙電層電容和贗電容兩類。 雙電層電容器的充放電速率快，并且功率密度也較高，但是它的不足之處在于能量密度低。與之對應的，贗電容材料的特性則相反。其中常用的雙電層超級電容器電極材料主要為碳材料（如碳納米管、介孔炭等）；而常用的贗電容超級電容器電極材料主要為導電聚合物(如聚吡咯、聚苯胺等)和過渡金屬氧化物或者氫氧化物（如Co(OH)₂、MnO₂等）。第二方面，傳統的柔性電子器件大多呈現塊狀或板狀樣，這種器件與基底的貼合度差，柔性低。第三方面，制備柔性超級電容操作步驟繁瑣、對環境的要求高并且還會出現污染物。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種電化學沉積法制備得到的柔性泡沫碳基復合電極材料，以解決背景技術中現有的柔性電子器件能量密度低，與基底的貼合度差、且柔性低的問題。

本發明的目的之二在于提供一種電化學沉積法制備柔性泡沫碳基復合電極材料的方法，以解決背景技術中現有的柔性超級電容制備步驟繁雜、環境要求高、污染環境的問題。

為實現上述目的，本發明提供技術方案如下：

一種電化學沉積法制備柔性泡沫碳基復合電極材料的方法，包括以下步驟：

步驟1：制備泡沫碳；

步驟2：將苯胺溶液和硫酸溶液混合后超聲，得到混合液；

步驟3：采用電化學沉積法制備得到沉積有導電聚苯胺層的泡沫碳；

步驟4：取出沉積有導電聚苯胺層的泡沫碳，沖洗，烘干，得到柔性泡沫碳基導電聚苯胺電極材料。

優選地，所述步驟1中，以三聚氰胺泡沫為基底、以摻雜物為碳納米管，采用煅燒方式制備得到泡沫碳。

優選地，所述煅燒方式為以N₂作為煅燒氛圍，將煅燒爐以5 ℃/min的升溫速率升溫至750 ℃，保溫至少3 h。

優選地，所述步驟3中，采用三相電極體系，以步驟1所得的泡沫碳作為工作電極，以甘汞電極作為參比電極，以鉑片作為對電極；將步驟2所得的苯胺/硫酸溶液作為電解液，在室溫下以恒定電壓沉積一定時間，得到沉積有導電聚苯胺層的泡沫碳。

優選地，所述恒定電壓為0.7-0.9 V，所述反應時間為10-30 min。

優選地，苯胺溶液的初始濃度為0.1 mol/L，硫酸溶液的初始濃度為0.5 mol/L。

優選地，苯胺溶液與硫酸溶液體積比約為1：3

優選地，所述烘干溫度為80-100 ℃。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：