[发明专利]一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法

说明书

本发明涉及超级电容器技术领域，且公开了一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法，包括以下配方原料：镍钴层状双金属氢氧化物，S/N共掺杂碳纳米管、吲哚‑6‑羧酸、4‑硝基苯甲醛、叔丁基异腈、过硫酸铵。该一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法，镍钴层状双金属氢氧化物具有优异的电化学性能和化学稳定性，均匀地分散到S/N掺杂多孔碳纳米管中，避免了团聚和结块而降低活性位点，并且N原子掺杂，提高了电极材料的导电性，聚吲哚类衍生物包覆镍钴层状双金属氢氧化物，抑制了电极材料的体积膨胀，并且聚吲哚类衍生物具有优异的导电性能，提高了电荷和金属离子的扩散和传输速率，增加了电荷载流子的数量。

技术领域

本发明涉及超级电容器材料技术领域，具体为一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法。

背景技术

超级电容器是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，它不仅具有电容器快速充放电的特性，还又具有充电电池的储能特性，蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、绿色环保等优点，超级电容器电容量很大，同时功率密度很高，因此在替代电源、后备电源、大功率输出等方面都有着巨大的应用前景。

超级电容器的电极材料的主要有碳材料，如活性炭、炭气凝胶、活性炭纤维等；金属化合物材料，如贵金属Ru氧化物、Mn氧化物等；导电聚合物材料，如聚噻吩、聚蒽醌等，其中过渡金属化合物是一种潜在的超级电容器材料，但是其导电性较差，并且过渡金属化合物在电解质中很容易团聚和结块，减少了材料的活性位点，降低了超级电容器的能量密度和电化学循环稳定性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法，解决了过渡金属超级电容器材料导电性较差和容易在电解质中团聚的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚吲哚包覆镍钴化合物超级电容器材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：62-76份镍钴层状双金属氢氧化物，5-7份S/N共掺杂碳纳米管、2-4份吲哚-6-羧酸、3-5份4-硝基苯甲醛、1-2份叔丁基异腈、13-20份过硫酸铵。

优选的，所述镍钴层状双金属氢氧化物制备方法包括以下步骤：

(1)向甲醇溶剂中加入CoCl₂和2-甲基咪唑，将溶液加热至65-75℃，回流反应1-2h，再加入NiCl₂的乙醇溶液，加热至80-90℃，回流反应2-3h。

(2)将溶液冷却至室温、减压蒸馏、洗涤固体产物、干燥，制备得到镍钴层状双金属氢氧化物。

优选的，所述甲醇和乙醇的体积比为2-3:1。

优选的，所述CoCl₂、NiCl₂、2-甲基咪唑三者物质的量摩尔比为1:4-4.4:2-2.2。

优选的，所述S/N共掺杂碳纳米管为S/N原子掺杂多孔碳纳米管，制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中通入高纯N₂排出空气，加入体积比为1.5-2:1的环己烷和正庚烷混合溶剂，加入4-乙烯吡啶和三氟化硼乙醚溶液，将溶液在50-60℃下进行超声处理1-2h，超声频率为20-22KHz，将溶液加热至90-100℃，回流反应4-6h，将溶液过滤、洗涤固体产物、干燥。

(2)将固体产物浸渍于质量分数为≥80％浓硫酸中，将溶液加热至60-70℃，反应15-20h，过滤、洗涤、干燥，得到磺化聚乙烯吡啶纳米管。