[发明专利]一种rGO/MnOx纳米复合物工作电极及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种以rGO/MnO_x纳米复合物为活性物质的工作电极，属于电化学储能器件技术领域。rGO/MnO_x纳米复合物工作电极，以rGO/MnO_x样品为活性物质，将活性物质与导电剂、粘合剂在溶剂中研磨混合后，涂敷在集流体上而得。工作电极的质量比容量（以工作电极上的活性物质质量计），在1 A/g下为240‒330 F/g，在20 A/g下容量保持率（相对于1 A/g）分别为70‒90%。本发明还提供所述工作电极的制备方法。本发明的工作电极具有较高的质量比容量和优良的倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种以rGO/MnO_x纳米复合物为活性物质的工作电极，属于电化学储能器件技术领域。

背景技术

超级电容器具有充电时间短、比功率（功率密度）高、倍率性能好和使用寿命长等优点，被认为是介于电池和传统电容器之间的一种重要储能器件。近年来，随着人们对便携式、可弯曲（折叠、卷曲）和可穿戴等多功能、柔性电化学储能器件需求的增长，具有较高比能量和较高比功率的柔性超级电容器受到了科研工作者的广泛研究（Science 2016, 351,691–695）。

超级电容器电极材料包括碳材料、金属氧化物/金属氢氧化物、金属碳化物、氮化物、导电高分子及它们的复合材料。活性碳、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等碳材料是典型的双电层电容器电极材料（在碳材料表面不修饰化学官能团的情况下），而包括二氧化锰、氧化钌、四氧化三钴、聚苯胺、聚吡咯等在内的金属氧化物/金属氢氧化物和导电高分子材料是赝电容电容器电极材料。双电层电容器电极材料具有相对较高的功率密度、较好的倍率性能以及更为优异的循环稳定性，但其理论比电容和能量密度往往比赝电容电容器电极材料的要小得多，这是由电极材料的电学性能和存储离子/能量的方式所决定的。

CN 106548876A公开了一种表层氧化的碳纳米管阵列/石墨烯/二氧化锰复合材料电极，所述复合材料电极包括导电基底、碳纳米管阵列、石墨烯和二氧化锰，碳纳米管阵列与导电基底垂直相接形成三维导电网络骨架，石墨烯以纳米尺度包覆碳纳米管阵列形成碳纳米管阵列-石墨烯复合结构，二氧化锰以纳米尺度分散在所述碳纳米管阵列-石墨烯复合结构中，形成碳纳米管阵列/石墨烯/二氧化锰复合材料电极，碳纳米管阵列/石墨烯/二氧化锰复合材料电极的表层为氧化石墨烯，形成表层氧化的碳纳米管阵列/石墨烯/二氧化锰复合材料电极。

CN 104979566A公开了复合电极及其制备方法和用途，其中，该复合电极包括：导电基材、石墨烯和二氧化锰。该复合电极不含粘结剂，电极电阻低，活性物质分散性能良好，生物相容性好。并且，该复合电极采用石墨烯作为导电基材骨架，二氧化锰颗粒可以均匀的分散于比表面积大、导电性优异的石墨烯表面，有效地提高了二氧化锰的表面积，降低了电极的电阻。并且，将该复合电极应用于微生物燃料电池阳极，可以有效提高阳极的生物附着量，提高阳极的电子传递效率，从而提高微生物燃料电池的产电性能。

CN 103035409A提供了一种石墨烯复合电极，包括集流体及位于集流体表面的电极活性材料，其中，电极活性材料包括石墨烯和二氧化锰，石墨烯以层状结构位于集流体表面，二氧化锰位于层状结构的石墨烯表面，石墨烯在电极活性材料中的质量百分含量为80–90%。此外，还涉及一种石墨烯复合电极的制备方法及其应用。通过将氧化石墨烯与二氧化锰分步沉积到集流体上，不需要使用粘结剂，从而有效降低了整个电极的等效串联电阻，同时发挥石墨烯与二氧化锰双电层的容量和赝电容，石墨烯的加入可以很好的提高电极的稳定性和电导率。此外，通过电沉积的方法，电极材料直接沉积在电极片上，可以省去复杂的涂布工艺，工艺简单且时间短。