[发明专利]一种FeCoNi-LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料及其制法

说明书

本发明涉及超级电容器技术领域，且公开了一种FeCoNi‑LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料，包括以下配方原料：FeCoNi‑层状复合氢氧化物、3,4‑乙烯二氧噻吩、3‑噻吩丙二酸、氧化剂、羟基化碳纳米管。该一种FeCoNi‑LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料，FeCoNi层状复合金属氢氧化物作为电极材料的基体，其具有良好的电导率和大量的Co⁴⁺活性位点，使FeCoNi层状复合金属氢氧化物呈现出优异的比电容和能量密度，噻吩共聚物均匀生长在复合金属氢氧化物的表面，为复合金属氢氧化物的体积膨胀提供的弹性缓冲，提高了电化学循环稳定性，聚噻吩共聚物具有优异的导电性能，在电极材料和电解质之间形成网络导电界面，为电荷的扩散和传输提供了导电通道。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体为一种FeCoNi-LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料及其制法。

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一种新型储能装置，它不仅具有电容器快速充放电的特性，同时还具有电池的储能特性，超级电容器通过极化电解质来储能，这种储能过程是可逆的，其电解质中有两个无反应活性的多孔电极板，当在极板上加电时，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，形成两个容性存储层，形成的双电层在电场作用下产生的极化作用，产生电容效应，紧密的双电层近似于平板电容器，由于紧密的电荷层间距比普通电容器电荷层间的距离要小得多，因而具有比普通电容器更大的容量。

目前的超级电容器材料主要有碳材料类电极材料如炭纤维材料、炭气凝胶材料、碳纳米管材料等；金属氧化物电极材料如MnO₂、RuO₂等、导电聚合物电极材料如聚苯胺、聚吡咯材料等，层状金属氢氧化物具有独特的层状结构，其具有良好的问电化学活性和较高的理论比容量，是一种极具潜力的超级电容器电极材料，但是目前的层状金属氢氧化物的导电性较差，抑制了电荷在电极材料和电解质之间的扩散和传输，阻碍了电极反应的正向进行，并且层状金属氢氧化物电极材料充放电过程中，会产生体积膨胀和收缩，使电极材料基体损耗，降低了电极材料的循环稳定性和倍率性能。

(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FeCoNi-LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料及其制法，解决了但是层状金属氢氧化物的导电性较差，抑制了电极反应的正向进行的问题，同时解决了层状金属氢氧化物电极材料充放电过程中，会产生体积膨胀和收缩，导致电极材料基体损耗和分解的问题。

(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FeCoNi-LDHs负载导电共聚物的超级电容器电极材料，包括以下按重量份数计的配方原料：36-53份FeCoNi-层状复合氢氧化物、15-20份3,4-乙烯二氧噻吩、7-10份3-噻吩丙二酸、20-26份氧化剂、5-8份羟基化碳纳米管。

优选的，所述氧化剂为FeCl₃。

优选的，所述羟基化碳纳米管长度为15-25um，直径为3-9nm，羟基含量为5-7％。

优选的，所述FeCoNi-层状复合氢氧化物制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水、FeCl₃、CoCl₂和NiCl₂，将反应瓶置于超声分散仪中，超声频率22-28KHz，进行超声分散处理2-3h，再加入氨水溶液，使总溶液的氨水质量分数为10-15％，并加入NaOH，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜，并置于反应釜加热箱中，加热至120-130℃，反应10-15h，将溶液冷却至室温，过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到FeCoNi-层状复合氢氧化物。