[发明专利]一种基于MOFs材料的超级电容

说明书

本发明涉及超级电容技术领域，具体涉及一种基于MOFs材料的超级电容，电极为自支撑MOFs电极；自支撑MOFs电极的制备方法包括：在柔性PE膜上压紧聚四氟乙烯掩膜板，获得薄膜A；采用喷涂法将1～2ml溶液A喷涂到薄膜A，获得薄膜B；采用喷涂法将1～2ml溶液B喷涂到薄膜B，获得薄膜C；将薄膜C放置在抽风橱内进行加热；将薄膜C放置在真空中在60℃的温度下保持24h，获得叉指电极A；用去离子水以及乙醇浸泡叉指电极A，清洗2～3次，并去除乙醇；将叉指电极A放置在二氯甲烷溶液中，溶解聚苯乙烯微球与PE膜，获得自支撑MOFs电极。本发明不会增大电极的电阻，也不会对电子的传递造成阻碍，提高了MOFs电极的性能，解决了现有的超级电容的性能低下的技术问题。

技术领域

本发明涉及电极制备技术领域，具体涉及一种基于MOFs材料的超级电容。

背景技术

超级电容器，是新型的储能器件，相较于电池来说，具有比功率高、循环寿命长和充放电速度快的优点，日益得到广泛应用。金属有机骨架化合物(MOFs)是由无机金属中心(金属离子或金属簇)与桥连的有机配体通过自组装相互连接，形成的具有周期性网络结构的晶态多孔材料，MOFs兼有无机材料的刚性和有机材料的柔性特征。具有比表面积大、孔隙体积大以及孔隙可调的特点，是制备超级电容器的理想材料。

比如说，中国专利CN110767464A公开了一种含有MOFs材料的超级电容器，超级电容器包括电芯、储气薄片和外壳；电芯包括极片和隔离膜，极片包括集流体、设置于集流体表面的第一MOFs涂层、和设置于第一MOFs涂层表面的极片活性涂层；储气薄片设于外壳内腔，储气薄片包括导电载体和设置于导电载体表面的第二MOFs涂层；第一MOFs涂层为PCNs涂层，第二MOFs涂层为ZIFs涂层；PCNs涂层由PCN-7、PCN-8、PCN-9、PCN-11、PCN-13或PCN-14中的一种或组合通过物理气相沉积法、电镀法、转移式涂布法、原位表面生长法或凹版印刷法形成。

由于MOFs材料结构很稳定，它与钛电极直接复合的相容性很差，在使用过程中容易从电极表面脱落，可将MOFs材料与粘连剂混合，从而把MOFs材料固定到电极的表面。但是，MOFs材料和粘连剂都不导电，容易增大电极的电阻，使得超级电容的性能低下。

发明内容

本发明提供一种基于MOFs材料的超级电容，解决了现有的超级电容的性能低下的技术问题。

基于此，本发明目的在于，提供一种基于MOFs材料的超级电容。

本发明提供的基础方案为：一种基于MOFs材料的超级电容，电极为自支撑MOFs电极；自支撑MOFs电极的制备方法，包括：

S1、在柔性PE膜上压紧聚四氟乙烯掩膜板，旋涂聚苯乙烯微球水溶液，旋涂的次数为2～5次；在60℃的温度下进行烘干，烘干的时间为0.5～2h，获得具有叉指结构的聚苯乙烯微球薄膜，记为薄膜A；薄膜A的厚度根据旋涂次数以及聚苯乙烯微球水溶液的浓度共同决定；

S2、将0.001～0.01mol六水硝酸钴溶于40ml甲醇和40ml乙醇的混合溶液中，反应30min以上，得到溶液A；采用喷涂法将1～2ml溶液A喷涂到薄膜A，使得溶液A均匀覆盖渗透到聚苯乙烯微球孔隙中，获得被溶液A均匀渗透覆盖后的具有叉指结构的聚苯乙烯微球/硝酸钴薄膜，记为薄膜B；

S3、将0.004～0.04mol甲基咪唑和0.0003～0.003mol苄基三甲基溴化铵溶于40ml甲醇和40ml乙醇的混合溶液中，搅拌30min以上，得到溶液B；采用喷涂法将1～2ml溶液B喷涂到薄膜B，使得溶液B均匀覆盖渗透到聚苯乙烯微球/硝酸钴薄膜，获得溶液B均匀渗透覆盖后的具有叉指结构的聚苯乙烯微球/硝酸钴/甲基咪唑薄膜，记为薄膜C；

S4、将薄膜C放置在抽风橱内，先在25℃的温度下放置1～2h，后在40℃的温度下放置0.5～1h；再将薄膜C放置在真空中，从40℃升温至100℃，并在100℃的温度下恒温保持0.5～1h；