[发明专利]一种含钛的超级电容器的电极材料及超级电容器

说明书

本发明公开了一种含钛的超级电容器的电极材料及超级电容器，属于材料技术领域。本发明要解决的技术问题是提供一种新型含钛的超级电容器的电极材料，其由以下方法制备得到：将TiO2、聚乙二醇、溶剂搅拌均匀，超声混合后，将溶剂蒸干，得混合物固体，在氨气流中经程序升温法氮化，得粗TiN，经钝化、干燥，得纳米TiN；纳米TiN与乙炔黑、聚偏二氟乙烯混合，再滴加N‑甲基吡咯烷酮和无水乙醇，配成膏状物，把膏状物均匀地涂敷于集流体上，然后经真空干燥、压制，即得。本发明利用氮化钛电极材料制备超级电容器，使其具有双电层电容和赝电容、优异的可逆性，有效的增加了总的电容，其内阻很小，具有很好的导电性能。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种含钛的超级电容器的电极材料及超级电容器。

背景技术

电化学超级电容器是利用电极与电解液界面上的双电层或发生的快速、可逆的氧化还原反应(赝电容特性)来储存能量的一种新型储能器件，它具有长寿命、快速充放电和高比功率密度的优点，和传统蓄电池配合使用可以提高电源的放电倍率，这种复合电源系统目前已引起了人们的广泛关注。目前研究较多的超级电容器电极材料主要有碳材料、金属氧化物和导电聚合物，碳材料的比电容较小，导电聚合物在电化学循环时稳定性不好，金属氧化物中RuO具有高的比电容和良好的可逆性，但价格昂贵，而其他的金属氧化物的比电容和可逆性都有待改善。RuO具有良好超级电容特性的一个重要原因是它良好的导电性能，而通常的金属氧化物一般为半导体。

过渡金属氮化物通常具有良好的导电性能和化学稳定性能，近年来被研究作为超级电容器电极材料，v.Conwaw等人发现MoN具有良好的超级电容特性，2006年Adv.Mater.上报道纳米VN的比电容达到1340F/g。钛作为清洁环保，无毒无副作用的原料，其工艺制备过程对环境无污染，对人体无伤害，加上氮化钛的优异的电化学性能，使得氮化钛也有望称为超级电容器，但是其相关制备方法却没有看到。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供了一种含钛的超级电容器的电极材料。

一种含钛的超级电容器的电极材料，其由以下方法制备得到：

A、将TiO2、聚乙二醇、溶剂搅拌均匀，超声混合后，将溶剂蒸干，得混合物固体，混合物固体在氨气流中经程序升温法氮化，得粗TiN，粗TiN经钝化、干燥，得纳米TiN；

B、将步骤A所得纳米TiN与乙炔黑、聚偏二氟乙烯混合，再滴加N-甲基吡咯烷酮和无水乙醇，配成膏状物，把膏状物均匀地涂敷于集流体上，然后经真空干燥、压制，得含钛的超级电容器的电极材料。

其中，上述所述的含钛的超级电容器的电极材料中，步骤A中，所述TiO2和聚乙二醇的质量比为1：0.1～0.2。

其中，上述所述的含钛的超级电容器的电极材料中，步骤A中，所述溶剂为去离子水或乙醇。

其中，上述所述的含钛的超级电容器的电极材料中，步骤A中，所述超声混合的时间为15～20分钟。

其中，上述所述的含钛的超级电容器的电极材料中，步骤A中，所述将溶剂蒸干的温度为60～100℃。

其中，上述所述的含钛的超级电容器的电极材料中，步骤A中，所述程序升温法氮化的操作为：将混合物固体置于石英管中，然后将石英管置于管式电阻炉中，在升温前先以1.5～3mL/s流速通入NH3，将石英管内空气除净，然后升温至600～800K，再以0.5～3K/min升温速率升到1000～1300K，恒温1.5～3h后，在NH3气氛中冷却至室温并保持6～18小时。