[发明专利]一种用于超级电容器的电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于物理学领域，涉及一种电极材料，具体来说是一种用于超级电容器的电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种介于普通电容器和化学电池之间的储能器件，兼具两者的优点，如功率密度高、能量密度高、循环寿命长、可快速充放电，并具有瞬时大电流放电和对环境无污染等特性。因为其具有极其重要和广阔的应用前景成为人们研究的热点之一。作为一种绿色环保、性能优异的新型储能器件，超级电容器在众多的领域有广泛的应用。电解质材料是影响超级电容器性能的关键因素，因此，近年来，人们对超级电容器材料的制备合成改性做出了大量的研究。

二氧化锰是理想的超电电容器材料，因为二氧化锰作为超级电容器材料具有诸多优势：较高的理论电容值，较好的环境兼容性，价格低廉，无毒安全，储量丰富。但是，在实际应用中，纯相的二氧化锰由于其较差的导电性以及在循环过程中出现的二氧化锰电极发生电化学溶解，导致其表现出来的性能往往不高。因此，纯相的二氧化锰作为超级电容器材料还有很多的不足。石墨烯纳米带是在碳纳米管和石墨烯纳米片之后出现的一种新型材料，优秀的机械和电化学性能使得它可以成为电化学和一些电子设备中的很好的材料，比如锂离子电池，超级电容器等。目前，利用碳材料和导电聚合物来改性二氧化锰成为行内研究学者的研究热点之一。

Li等合成了多壁碳纳米管/聚苯胺/二氧化锰的复合材料，所得到的复合材料的电化学性能得到了很大的提高(LiQ,LiuJ,ZouJ,etal.Synthesisandelectrochemicalperformanceofmulti-walledcarbonna notube/polyaniline/MnO₂ternarycoaxialnanostructuresforsupercapacitors[J].Journalof PowerSources2011,196(1):565-572)。Jena等人通过将多壁碳纳米管功能化后和聚苯胺和二氧化锰复合，得到了复合材料，复合材料性能优秀(SkMM,YueCY,JenaRK.Non-covalentinteractionsandsupercapacitanceofpseudo-cap acitivecompositeelectrodematerials(MWCNTCOOH/MnO₂/PANI)[J].SyntheticMetals2015,208:2-12.)。Wang等合成了磺化石墨烯/聚苯胺/二氧化锰复合材料，所得到的材料具有良好的倍率性能和稳定的循环性能(WangG,TangQ,BaoH,LiX,etal.Synthesisofhierarchicalsulfonatedgraphene/MnO₂/po lyanilineternarycompositeanditsimprovedelectrochemicalperformance[J].JournalofPo werSources2013,241:231-238.)。所以，通过合成复合材料对于改善二氧化锰超级电容器材料有着显著的效果。

发明目的

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，所述的这种用于超级电容器的电极材料的制备方法要解决现有技术中的二氧化锰电极材料较差的导电性以及在循环过程中电极容易发生电化学溶解导致其在实际应用中表现出来性能不高的技术问题。

本发明提供了一种用于超级电容器的电极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将氧化石墨烯纳米带超声分散于水中得到氧化石墨烯纳米带分散液，所述的氧化石墨烯纳米带在水中的质量分散浓度为0.1～10mg/mL；

2)向步骤1)制得的氧化石墨烯带分散水溶液中加入第一批苯胺，所述的第一批苯胺与氧化石墨烯纳米带的质量比为0.1～20:1，搅拌5～30分钟，随后加入引发剂，所述的引发剂与氧化石墨烯纳米带的质量比为0.1～25:1在-10～5℃下，搅拌反应5～60分钟得到中间产物的混合分散液；

3)称取二氧化锰纳米颗粒加入到步骤2)得到的中间产物的混合分散液中，所述的二氧化锰纳米颗粒和氧化石墨烯纳米带的质量比为0.1～15：1，然后超声分散5～60分钟，得到二氧化锰纳米颗粒/中间产物的混合分散液；