[发明专利]一种应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、聚苯胺纳米纤维的制备；S2、双金属氧化物的制备；S3、聚苯胺与铁酸钴双金属氧化物复合材料的制备；S4、复合材料/泡沫镍电极片制备。该应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法，解决了以往出现的铁钴双金属氧化物导电性能差的缺陷，以获得良好的储能特性的超级电容器材料，电极材料表现出高达2194F/g的比电容，以及良好的倍率特性，在20A/g的电流密度下仍然达到1080F/g，要优于以往报道中铁酸钴纳米复合材料的比电容性能，且通过与导电高分子聚合物复合，提高了材料的导电性，更利于材料实现产业化，是非常有潜力的超级电容器材料。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备和能源技术领域，具体为一种应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法。

背景技术

超级电容器从储能机理上面分的话，超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型储能装置，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件、储能过程是可逆的，可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个电容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

复合材料的性能对超级电容的电化学性能起着至关重要的作用，超级电容器使用到的铁酸钴双金属氧化物的导电性能很差，超级电容器使用到的电极材料的比表面积较小，电极材料的活性位点较少，超级电容使用到的电极材料的比电容较小，倍率特性较差，从而导致超级电容的整体材料导电性能较低，不利于材料实现产业化。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法，解决了复合材料的性能对超级电容的电化学性能起着至关重要的作用，超级电容器使用到的铁酸钴双金属氧化物的导电性能很差，超级电容器使用到的电极材料的比表面积较小，电极材料的活性位点较少，超级电容使用到的电极材料的比电容较小，倍率特性较差，从而导致超级电容的整体材料导电性能较低，不利于材料实现产业化的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种应用于超级电容器的纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、聚苯胺纳米纤维的制备：采用快速混合反应方法来制备PANI纳米纤维，首先，分别将3.2mmol苯胺和0.8mmol过硫酸铵溶于1M HCl溶液中，持续搅拌，直至溶液变成深绿色，之后用DMF:乙醇：去离子水＝10:2:1(v：v： v)的混合溶液对所得深绿色溶液进行多次离心洗涤，并且多次离心洗涤分别为在10000r/min的转速下洗涤1次以及在9500r/min的转速下洗涤2次，即可得到待用的PANI纳米纤维溶液。

S2、双金属氧化物的制备：将20mg DOBDC、45mg FeCl2·4H2O、34mg Co(NO3)2·6H2O加入到13mL的DMF：乙醇：去离子水＝10:2:1(v：v：v) 的混合溶液中，磁力搅拌至固体完全溶解，此时溶液变成深蓝色，得到铁酸钴双金属氧化物溶液。

S3、聚苯胺与铁酸钴双金属氧化物复合材料的制备：将步骤1制好的PANI 纳米纤维溶液加入到铁酸钴双金属氧化物溶液中，搅拌均匀，并放入反应釜中在120℃温度下水热反应24小时，之后将反应后的溶液用乙醇洗涤多次，并在60℃真空中干燥12小时，烘干后将粉末在管式炉中500℃煅烧2小时，即可得到铁酸钴双金属氧化物/PANI纳米纤维复合电极材料。