[发明专利]超级电容器用电极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及电解电容器的电极零部件的材料，具体地说是超级电容器用电极片及其制备方法。

背景技术

纳米多孔金属材料是近年来纳米技术及多孔材料科学领域引人注目的研究对象，其纳米孔洞均匀，具有大的比表面积、高孔隙率、高导热率、良好的抗腐蚀及抗疲劳性优异性能，开拓了多孔金属新的应用领域，特别在的传感器、热交换器和催化材料领域的潜在应用受到了国际材料学界的高度重视。

超级电容器是一种新型的储能元件，以其容量大、充放电速度快和循环寿命长等特点，在电动汽车、便携式仪器设备、航天航空和军事等领域有着广阔的应用前景。二氧化锰作为超级电容器电极材料之一，因其资源广泛、价格低廉、安全无毒和环境友善等优点，近年来引起人们的普遍关注。但由于二氧化锰导电性差，使其在电极材料的应用领域受到了限制。目前人们对二氧化锰改型方面做了大量研究，如通过二氧化锰和碳材料或者导电聚合物材料之间的复合提高导电性和电容量等。CN101255261A公开的“一种聚乙烯亚胺/二氧化锰纳米片多层复合薄膜及其制备方法”，采用静电层层组装技术，将带正电荷的聚乙烯亚胺和带负电荷的二氧化锰纳米片依次重复沉积在基片上制备聚乙烯亚胺/二氧化锰纳米片多层复合薄膜电极。其缺点是生产工艺复杂，沉积时间较长，增大了生产周期，不适于产业化生产。CN101409152A披露的“一种超级电容器用元素掺杂二氧化锰电极材料的制备方法”，采用高能球磨法将Al、Ti、Ni、Fe中的任意一种元素同二氧化锰结合制备元素掺杂二氧化锰电极材料，该方法球磨时间长，增大了生产周期，且制备工艺较复杂，增加了成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供超级电容器用电极片及其制备方法，该电极片由在镍网上涂抹并压制的在纳米多孔铜表面生成MnO₂得到的混合物构成，其中纳米多孔铜所占质量百分比为25%～75%，克服了二氧化锰电极材料制备方法的现有技术存在工艺复杂、能耗高和生产成本高的缺点。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：超级电容器用电极片，由在镍网上涂抹并压制的在纳米多孔铜表面生成MnO₂得到的混合物构成，其中纳米多孔铜所占质量百分比为25%～75%。

上述超级电容器用电极片的制备方法，步骤是：

第一步，脱合金法制备纳米多孔铜

取8～14cm长、厚20μｍ和宽2mm的Cu₅₀Zr₅₀非晶金属薄带，常温下在0.5M氢氟酸下自由脱合金15min，制得纳米多孔铜，捞出后用无水乙醇清洗，称重，并将所制得纳米多孔铜完全浸泡在无水乙醇中；

第二步，制备纳米多孔铜和二氧化锰混合粉末

根据纳米多孔铜和生成二氧化锰的不同的质量比、以及所称量的纳米多孔铜的质量计算所需0.1mol/L的KMnO₄的体积，取该体积的KMnO₄溶液用滴管滴入到第一步所制得纳米多孔铜完全浸泡的无水乙醇中，反应方程式为：

4KMnO₄+3CH₃CH₂OH=3CH₃COOK+4MnO₂↓+KOH+4H₂O，

使生成的纳米多孔铜和二氧化锰混合粉末中，纳米多孔铜和二氧化锰所形成的质量比=1～3∶3～1，即其中纳米多孔铜所占质量百分比为25%～75%，静置3h，用无水乙醇清洗反应产物3次，将反应产物放在真空度为-0.1MPa的真空干燥箱中干燥8小时；

第三步，制备超级电容器用电极片

将第二步干燥后的纳米多孔铜和二氧化锰混合粉末与粘结剂聚四氟乙烯按质量比95:5混合，无水乙醇作为分散剂，于玛瑙研钵中均匀研磨10min调成糊状，均匀涂在30mm×10mm的镍网上，在粉末压片机10MPa压力下压制成电极片，再将电极片在60℃的电热恒温干燥箱中干燥至恒重，制得超级电容器用纳米多孔铜/二氧化锰复合电极材料，即超级电容器用电极片。

上述超级电容器用电极片的制备方法，所涉及的原材料、设备和操作工艺均是本技术领域的技术人员所掌握的。