[发明专利]一种超级电容器复合电极的制备方法及超级电容器

说明书

本发明公开了一种超级电容器复合电极的制备方法及超级电容器，所述制备方法是将清洗后的碳纸在冷水浴中负载氧化铜和氢氧化铜，之后经清洗、烘干后制得。本发明采用常用的反应物，通过简单的冷水浴方法，直接将氧化铜/氢氧化铜镶嵌在具有大比表面积的片状碳纸上，工艺简单，成本低。

技术领域

本发明属于超级电容器复合电极材料的制备方法技术领域，具体涉及一种超级电容器复合电极的制备方法及超级电容器。

背景技术

相对于镍氢电池、镍铬电池、铅酸电池、锂离子电池，超级电容器具有独特的突出的优点，比如它的功率密度大，循环寿命长，工作范围宽，充放电效率高，可以大电流充放电，安全性好且无需人工维护和保养；基于这些特点，超级电容器可应用于多个方面，例如，可作为电动车的动力电源、工业领域的后备电源(如起重机、升降机等)以及作为飞机的应急保障系统的后备电源等依据超级电容器的电荷存储机制，超级电容器可以分为“双电层电容器”和“法拉第赝电容器”，双电层电容器研究最多的活性碳材料，但比容量较低。法拉第赝电容器主要使用金属氧化物、金属氢氧化物作为电极材料，具有高比容量，但导电性差以至于循环性能也差。

Wang等人采用湿法化学法以泡沫镍为基底制备出CuO纳米页，其在KOH电解液中比电容达到569F/g。Fulari等人制备出纳米花状Cu/Cu(OH)2薄膜在2MKOH电解液中其比电容达到459F/g。氧化铜和氢氧化铜作为超级电容器电极均表现出优异性能。但是，氧化铜和氢氧化铜的导电性较差极大地限制了其容量的发挥，且循环性能较差。现有超级电容器存在的制作过程复杂，过程干扰因素多，不能同时拥有高能量密度和长循环以及原材料成本偏高等问题。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种超级电容器复合电极的制备方法及超级电容器，目的是提高其电容利用率，同时可充分利用碳纸的高导电性。使氧化铜和氢氧化铜复合材料的电容性能充分发挥，提高了超级电容器的能量密度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种超级电容器复合电极的制备方法，所述制备方法是将清洗后的碳纸在冷水浴中负载氧化铜和氢氧化铜，之后经清洗、烘干后制得。

优选的，所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、碳纸依次经无水乙醇超声清洗、去离子水清洗后，浸泡于去离子水中；

步骤二、分别配制硫酸铜溶液、强碱溶液和过硫酸铵溶液，并降温至-5℃～5℃，硫酸铜、强碱和过硫酸铵的物质的量之比为1:0.5～1:0.2～2.0；

步骤三、取出步骤一中浸泡的碳纸放入硫酸铜溶液中浸泡，之后滴加强碱溶液和过硫酸铵溶液，滴加完成后放置以使其完全反应；

步骤四、取出步骤三中反应完成后的碳纸，经清洗、烘干后制得超级电容器复合电极。

优选的，所述强碱为氢氧化钠。便于反应的进行，且不会产生干扰产物。

所述步骤三中放入硫酸铜溶液中浸泡的时间为1～3h。

所述步骤三中滴加完成后放置是在-5℃～5℃的温度条件下放置12～24h。目的是直接在大比表面积碳纸上生成高长径比氧化铜和氢氧化铜纤维，可以使氧化铜和氢氧化铜复合材料均匀的负载在碳纸表面，氧化铜和氢氧化铜复合材料与碳纸紧密结合在一起。

所述碳纸有碳纤维组成，碳纤维的长度为5～1000μm，直径为1～100μm。

本发明还提供一种超级电容器，包括所述超级电容器复合电极的制备方法制备的复合电极。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用常用的反应物，通过简单的冷水浴方法，直接将氧化铜/氢氧化铜镶嵌在具有大比表面积的片状碳纸上，工艺简单，成本低。