[发明专利]一种超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极及其制备方法，将三氯化钌水合物颗粒在干燥的惰性气体氛围下研磨为粉末，将粉末与石墨烯混合后进行搅拌和研磨，混合均匀得到粉末A；对粉末A进行微波处理得到粉末B；将粉末B溶于乙醇中进行离心和减压过滤处理，烘干得到二氧化钌晶体；将石墨烯、二氧化钌晶体、粘结剂和导电剂混合得到混合物C，加入N‑甲基吡咯烷酮得到电极浆料，对电极浆料进行超声分散，随后进行磁力搅拌；将分散均匀的电极浆料进行加热烘干至粘稠状，涂覆在不锈钢网上进行真空烘干处理，裁片得到超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极。本发明制备过程简单、可控性高、流程安全，有效降低生产成本，实现规模化生产。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极及其制备方法。

背景技术

二氧化钌是一种蓝黑色金红石型晶体，相对密度6.97，能溶于熔融的碱，不溶于水和酸，200℃以上能够被氢气还原，1400℃以上受热分解，在空气中能够稳定存在。二氧化钌不仅可以用作工业催化剂，而且是制作电阻和超级电容器的重要材料。在上个世纪70年代，晶体二氧化钌被证明是一种优秀的赝电容材料，因其具有极高的理论比容量(380F/g)和良好的导电性，被广泛应用于电化学领域，成为了备受瞩目的储能材料。

然而，二氧化钌的制备成本较高，限制了其大规模生产。工业上通常利用高温氧化金属钌或三氯化钌的方法进行制备；在实验室中则采用热分解法、溶胶-凝胶法或电化学沉积法进行制备。上述方法不仅耗时较长(通常为数个小时乃至数十小时)、所需条件苛刻(需要大型设备、高温等条件)，而且操作复杂，不利于规模化生产，因此目前急需一种快速高效制备二氧化钌晶体的方法。

超级电容器又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和充电电池之间的新型储能装置，它不仅具有极高的功率密度和充放电速度，而且还具有服役寿命长、可靠性高等优点，是一种新兴的储能设备。根据储能机理的不同，超级电容器又可分为双电层电容器、赝电容器和混合型电容器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极及其制备方法，利用石墨烯可以实现快速启动化学反应的特点，用微波照射三氯化钌水合物和石墨烯粉末的混合物，创造性的实现快速制备二氧化钌晶体，并将所得二氧化钌应用在了超级电容器领域。

本发明采用以下技术方案：

一种超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、将三氯化钌水合物颗粒在干燥的惰性气体氛围下研磨为粉末，将粉末与石墨烯混合后进行搅拌和研磨，混合均匀得到粉末A；

S2、对粉末A进行微波处理得到粉末B；

S3、将粉末B溶于乙醇中进行离心和减压过滤处理，烘干得到二氧化钌晶体；

S4、将石墨烯、二氧化钌晶体、粘结剂和导电剂混合得到混合物C，加入N-甲基吡咯烷酮得到电极浆料，对电极浆料进行超声分散，随后进行磁力搅拌；

S5、将步骤S4分散均匀的电极浆料进行加热烘干至粘稠状，涂覆在不锈钢网上进行真空烘干处理，裁片得到超级电容器用二氧化钌/石墨烯复合电极。

具体的，步骤S1中，三氯化钌水合物和石墨烯的质量比为(5～50)：1。

具体的，步骤S2中，将粉末A转移到石英坩埚中，然后将坩埚放入微波化学合成仪中，在空气或氧气氛围下，控制微波化学合成仪的反应功率为2000～3000W每克原料，反应温度为400～600℃，进行微波处理40～80秒，反应完成后得到粉末B。

具体的，步骤S3中，将粉末B溶于乙醇中进行多次离心和减压过滤处理，离心处理的转速为8000～12000rmp/min；然后用去离子水洗去杂质，放入抽真空烘箱中，控制温度为70～90℃，烘干时间为8～12小时进行烘干处理。