[发明专利]一种制造海绵超级电容器复合电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，尤其是涉及一种制造海绵超级电容器复合电极的方法。

背景技术

随着人们对能源问题的日益关注，超级电容器作为一种能量密度高，循环寿命长和安全性能高的新型储能装置受到各国的重视。超级电容器又称电化学电容器，其电极材料是最为关键部分，也是决定其性能的主要因素，因此开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究的核心问题。

超级电容器跟据其工作机理的不同可以分为两种，一种是双电层电容器，一种是法拉第准电容。双电层电容器能够提供很高的功率密度和优良的循环寿命，但由于其工作机理的影响，双电层电容器的能量密度受到了限制，基于双电层电容器的电极材料主要有活性炭、碳纳米管、石墨烯等等；法拉第准电容又称为赝电容，它是的工作机理是活性物质表面快速的氧化还原反应，这种电容器有着很高的能量密度，但是其循环寿命受到了很大的影响，基于法拉第电容器准电容的电极材料主要有导电聚合物和金属氧化物。为了获得性能良好的超级电容器，将两种工作机理不同材料用不同的方法进行物理或化学的复合，能够让它们各自发挥自己的优点。

为了得到高比容、高电导率、稳定性好的超级电容电容器电极，可使用复合电极材料。由于传统的复合电极通常采用单一的化学方法，其所形成的薄膜稳定性不好，此外超级电容器的制作都需要集电极，这样不仅增加了电容器的重量，还对电容器的形状有着严格的要求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种效率高、过程简单的制造海绵超级电容器复合电极的方法。

本发明公开的技术方案包括：

提供了一种制造海绵超级电容器复合电极的方法，其特征在于，包括：将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中，获得碳纳米管或者石墨烯分散液；将海绵浸入所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，然后取出并干燥，使碳纳米管或者石墨烯覆盖于所述海绵上；将覆盖有碳纳米管或者石墨烯的所述海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理；将硫酸钠和硫酸锰或者将醋酸锰溶于水中，获得电解液；将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中，用电化学沉积方法在所述海绵上的所述碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层；清洗并干燥沉积了二氧化锰层的所述海绵，获得海绵超级电容器复合电极。

本发明的一个实施例中，所述将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中的步骤包括：将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液加入所述溶剂中；对加入了所述碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液的所述溶剂进行超声处理。

本发明的一个实施例中，所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，所述碳纳米管或者石墨烯的浓度为1毫克/毫升至2毫克/毫升。

本发明的一个实施例中，所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，所述全氟聚苯乙烯磺酸溶液与所述溶剂的体积比为0.1:1至0.2:1。

本发明的一个实施例中，所述将覆盖有碳纳米管或者石墨烯的所述海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理的步骤包括：将所述海绵浸入所述硝酸溶液中浸泡4至5小时。

本发明的一个实施例中，所述硝酸溶液的浓度为4摩尔/升至5摩尔/升。

本发明的一个实施例中，所述电解液中，所述硫酸钠的浓度为0.1摩尔/升至0.2摩尔/升，所述硫酸锰的浓度为0.01摩尔/升至0.02摩尔/升。

本发明的一个实施例中，所述将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中用电化学沉积方法在所述海绵上的所述碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层的步骤包括：将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中，用所述海绵作为工作电极，铂作为对电极，银/氯化银作为参比电极，用恒电流法进行聚合。

本发明的一个实施例中，在所述恒电流法中，聚合电流为300uA/cm2至600 uA/cm2，聚合时间是为10分钟至60分钟。

本发明的一个实施例中，所述溶剂是水。

本发明的实施例中的制造海绵超级电容器复合电极的方法，效率高，过程简单，根据该方法制造的海绵超级电容器复合电极的比电容高、机械性能良好、成本低，质量轻，适用于对电极形状有特殊要求的超级电容器。

附图说明

图1是本发明一个实施例的制造海绵超级电容器复合电极的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制造海绵超级电容器复合电极的方法的具体步骤。