[发明专利]一种金属石墨烯多元复合电极的生产工艺

说明书

本发明公开了一种金属石墨烯多元复合电极的生产工艺，通过将电极材料、聚四氟乙烯水乳液和乙醇混合，得到附着液，将附着液涂覆在预处理镍片上，真空干燥，再压片处理制得金属石墨烯多元复合电极，该电极材料含有碳骨架和Si‑O‑Si骨架多骨架支撑结构，有效的防止了电极材料中的聚吡咯在多次充放电过程出现变形或坍塌，同时聚吡咯包覆二硫化钼有效的防止了二硫化钼在多次充放电过程中体积变大导电性降低问题，同时表面包覆锰和钴的双金属硫化物中含有硫能够降低带隙，促进电子传递，核壳结构有效的提升电极材料的比电容，使得电极在多次循环后仍然能够保持高电容值。

技术领域

本发明涉及电极制备技术领域，具体涉及一种金属石墨烯多元复合电极的生产工艺。

背景技术

当今时代，化石燃料急剧消耗所带来的气候变化、环境污染和能源危机问题越来越严重。而解决这一问题的源头在于找到绿色可再生的能源替代品，以及开发出与之对应的能量存储技术。超级电容器和电池作为新一代能量存储装置受到了人们的广泛关注，其具有功率密度大、充放电速度快和循环稳定性高等诸多优点，在新能源汽车、便携式电子设备等行业中已经得到了一定的应用和发展。电极材料作为超级电容器和电池的核心组分，其性能的好坏将直接决定超级电容器和电池的整体性能的优劣，现阶段的电极在多次充放电后，电极材料会出现坍塌或体积膨胀的问题，使得电池或超级电容器无法正常工作，严重影响了电子设备的正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属石墨烯多元复合电极的生产工艺，解决了现阶段电极材料在多次充放电后，使用寿命大幅下降的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种金属石墨烯多元复合电极的生产工艺，具体包括如下步骤：

步骤S1：将泡沫镍裁剪成直径为15-20mm的圆片，用丙酮超声清洗30-40min后，用去离子水洗涤3-5min，烘干并浸泡在硝酸溶液中，浸泡30-40min，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，制得预处理镍片；

步骤S2：将电极材料、聚四氟乙烯水乳液和乙醇混合均匀，得到附着液，将附着液涂覆在预处理镍片上，在温度为70-80℃的条件下，真空干燥，再在压强为10-12MPa的条件下，压片处理制得金属石墨烯多元复合电极。

步骤S1所述的硝酸溶液的质量分数为10%。

步骤S2所述的电极材料、聚四氟乙烯水乳液和乙醇的用量比为8g:1g:3mL，聚四氟乙烯水乳液的质量分数为60%。

进一步，所述的电极材料由如下步骤制成：

步骤A1：将氧化石墨烯、氧化亚硅、十二烷基苯磺酸钠和去离子水混合均匀，加入三聚氰胺泡沫，在频率为30-50kHz的条件下，超声处理3-5min后，用去离子水洗涤3-5次，每次洗涤1-3min，洗涤完毕后烘干，在氮气氛围下，以5℃/min升温速率，升温至650-700℃，焙烧2-3h后，在硝酸溶液中浸泡1-1.5h，用去离子水洗涤，至洗涤液呈中性，干燥制得多孔载体；

步骤A2：将多孔载体和改性填料分散在去离子水中，在频率为30-50kHz的条件下，超声处理1-3h后，加入四水合醋酸锰、四水合醋酸钴、氟化铵和尿素，在转速为200-300r/min，温度为175-185℃的条件下，搅拌反应10-15h，加入硫脲，继续反应10-15h后，过滤去除滤液，制得电极材料。

进一步，步骤A1所述的氧化石墨烯、氧化亚硅、十二烷基苯磺酸钠和去离子水的用量比为1.5g:0.3g:10g:500mL，三聚氰胺泡沫的体积4×2×0.5cm³。

进一步，步骤A2所述的多孔载体、改性填料、四水合醋酸锰、四水合醋酸钴、氟化铵、尿素和硫脲的用量比为70mg:50mg:0.12mmol:0.24mmol:0.6mmol:0.72mmol:1.92mmol。