[发明专利]聚苯胺/导电炭黑复合材料的制备以及自修复高电压超电器件的构筑

权利要求书

1.聚苯胺/导电炭黑复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：将钝化后的导电炭黑超声分散于去离子水中，将苯胺单体均匀分散于稀盐酸中，随后将导电炭黑与苯胺盐酸溶液搅拌混合，备用，标记为溶液a；

步骤2：称取一定量的过硫酸铵并将其溶解在稀盐酸中，标记为溶液b；

步骤3：将溶液a剧烈搅拌并将溶液b一次性加入其中，搅拌一段时间后辅以低温超声合成，随后将反应液转入恒温箱中静置反应一段时间；

步骤4：收集反应所得产物，用乙醇和去离子水混合液离心清洗多次，最终得到目标产物。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

导电炭黑与苯胺单体的质量比为15:85；苯胺单体摩尔量与过硫酸铵的摩尔量之比为1:1。

步骤3中，低温超声的温度控制在0-5℃，时间为30-60min；恒温箱的温度控制在0-5℃，静置反应时间为180-210min。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法获得的聚苯胺/导电炭黑复合材料的应用，其特征在于：以所述聚苯胺/导电炭黑复合材料制作具有自修复功能的对称型超电器件；

具体是以PANI/SP作为活性物质，PBI与自修复聚合物作为粘结剂，SP作为导电剂，制作电极；使用PBI膜作为隔膜，磷酸作为电解液；两片电极以及隔膜以三明治结构堆叠在一起，涂有电极材料的部分中间以PBI膜覆盖，组装成对称器件，器件所用电解液为：6M H₃PO₄。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

所述自修复聚合物是通过如下方法制备获得：首先将二聚酸和二乙烯三胺在160℃下混合，在氩气保护下搅拌24h；随后然后将产物溶解在氯仿中，然后用去离子水和甲醇洗涤，得到SHP前驱体；最后将前驱体溶液与尿素在135℃下搅拌40min，得到自修复聚合物。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法获得的聚苯胺/导电炭黑复合材料的应用，其特征在于：以所述聚苯胺/导电炭黑复合材料制作具有自修复功能的非对称型超电器件；

具体是以PANI/SP作为正极，AC作为负极，PBI与自修复聚合物作为粘结剂，SP作为导电剂，制作电极；使用PBI膜作为隔膜，磷酸作为电解液；两片电极以及隔膜以三明治结构堆叠在一起，涂有电极材料的部分中间以PBI膜覆盖，组装成非对称器件；器件所用电解液为：6MH₃PO₄；器件正负极活性物质负载比为：m₊：m_-＝1.3：1。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：

所述自修复聚合物是通过如下方法制备获得：首先将二聚酸和二乙烯三胺在160℃下混合，在氩气保护下搅拌24h；随后然后将产物溶解在氯仿中，然后用去离子水和甲醇洗涤，得到SHP前驱体；最后将前驱体溶液与尿素在135℃下搅拌40min，得到自修复聚合物。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法获得的聚苯胺/导电炭黑复合材料的应用，其特征在于：以所述聚苯胺/导电炭黑复合材料制作构筑宽电压窗口超电器件。

具体是以PANI/SP作为正极，AC作为负极，PBI与自修复聚合物作为粘结剂，制作电极；以AC作为负极材料，然后将PVA-H₃PO₄、PVA-Na₂SO₄凝胶电解质薄膜分别覆盖在正负极电极材料表面，使用阴离子膜作为隔膜，以三明治结构堆叠在一起，组装成非对称宽电压窗口超电器件；器件正负极活性物质负载比为：m₊：m_-＝1.5-1：1。