[发明专利]一种超级电容器用二元金属化合物复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种超级电容器用二元金属化合物复合材料，其特征在于，该材料是由具有双金属协同效应的二元金属化合物与导电材料复合获得。由该材料组装的超级电容器的电化学性能：在1A/g电流密度下，首次充放电容量和库伦效率分别为800～3428F/g和93～99％；在20A/g电流密度下，其充放电容量可达到500～2573F/g；在10A/g电流密度下，充放电循环10000次后容量保持率为87.5～97％。

2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于包含这些步骤：将一定摩尔比例的金属盐和有机配位中间体混合溶解到溶剂中，并通过液相合成法合成含双金属元素的固态前驱体；将所得固态前驱体过滤、洗涤和干燥；把干燥后的前驱体和添加剂按一定比例在气氛中热处理获得高比容量的二元金属化合物，将一定摩尔比例的聚合物单体、导电材料和二元金属化合物混合在溶液中，通过化学合成方法制备二元金属化合物复合材料。

3.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述的金属盐可为铁盐、镍盐、钴盐、锰盐、铜盐、铝盐、锌盐、钒盐、镁盐、铬盐的两种；所述有机配位中间体可为间苯二甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、苯甲酸、苯二甲酸、均苯三酸、乙二胺四乙酸、二甲基咪唑、尿素的一种或几种；所述添加剂可为硫化物、磷化物、氢氧化物、氰化物、尿素、无机盐、有机盐的一种或几种；所述的聚合物单体可为苯胺、甲基苯胺、吡咯、噻吩、三甲基噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩、丙烯酰胺、乙烯醇、乙二醇的一种或几种。所述导电材料可为碳纳米管、纳米炭纤维、氧化石墨烯、活性炭、多孔碳、炭黑、洋葱碳、碳化物衍生物中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述的原材料摩尔比例为金属盐：有机配位中间体＝(1～10)：(2～10)、前驱体：添加剂＝(1～100)：(0～20)。

5.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述固体原材料与溶剂的比例为1g:(10～200)ml。

6.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述液相合成方法可为溶剂热法、溶胶凝胶法、沉淀法的一种。

7.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述溶剂热法为将一定摩尔比例的金属盐、有机配位中间体混合溶解到溶剂中，将混合溶液中放入高压反应釜中加热至温度为60～180℃，保温时间为3～6h，过滤获得固态前驱体。

8.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述溶胶凝胶法为将一定摩尔比例的金属盐、有机配位中间体混合溶解到溶剂中，不断搅拌0.5～3h，在空气中静置5～24h，在100℃下真空干燥，获得固态前驱体。

9.根据权利要求6所述的液相合成方法，其特征在于，所述沉淀法为将一定摩尔比例的金属盐、有机配位中间体混合充分溶解到溶剂中，把沉淀剂的水溶液缓慢加入溶液中，搅拌过滤后获得固态前驱体。

10.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述的溶剂可为水、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、叔丁醇、氯仿、乙烯二醇、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、二苄醚、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基吡咯烷酮、N-乙基吡咯烷酮中的一种或几种。

11.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述洗涤中用到的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇、乙腈、丙酮、吡啶、碳酸二甲脂、碳酸乙烯脂、N,N-二甲基吡咯烷酮的一种或几种。

12.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述过滤的方法可为低压过滤、加压过滤、离心法的一种。

13.根据权利要求2所述的复合材料制备方法，其特征在于，所述干燥方法可为常压干燥、减压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥、超临界干燥的一种。