[发明专利]一种MOF/氮掺杂活性炭非对称超级电容器器件的组装方法

摘要

本发明公开了一种MOF/氮掺杂活性炭非对称超级电容器器件的组装方法。以MOF结构为前躯体制备金属氧化物做超级电容器正极材料，以导电水凝胶为前躯体制备多孔氮掺杂多孔活性炭做超级电容器负极材料，以PP纸为隔膜，使用水系电解液，按照“电池壳/正极材料/隔膜/负极材料/电池”的三明治结构组装成纽扣式非对称超级电容器器件。本发明方法制备过程简单、环保、可靠，原料来源广泛、成本低廉，且组装的超级电容器器件电位窗口宽，循环性能佳，水系电解液安全不存在漏液易燃易污染的危险，是一种理想的环境友好型超级电容器器件，尤其是适合工业化生产。

主权项

一种MOF/氮掺杂活性炭非对称超级电容器器件的组装方法，其特征在于具体步骤为：(1)室温混合搅拌硝酸钴水溶液和2‑甲基咪唑水溶液，合成MOF，代号zif‑67，用超纯水和分析纯乙醇于60 ℃下分别离心洗涤4~6次，再于80 ℃下真空干燥24 h，将所得紫色粉末以1 ℃/min的升温速率升温至300 ℃空气氛围煅烧1 h，再以5 ℃/min的降温速率降至室温，制得超级电容器正极材料；(2)冰水浴混合苯胺、植酸、过硫酸铵水溶液，制得聚苯胺水凝胶，再将聚苯胺水凝胶浸泡于去离子水24 h，取出冷冻干燥24 h，然后以2 ℃/min的升温速率在氩气或者氮气氛围下升温至300~500 ℃煅烧30 min，制得碳化水凝胶，将碳化水凝胶浸泡于6 M的KOH中，随后进行烘干，将所得混合物以5 ℃/min的升温速率在氩气或者氮气氛围下升至800 ℃活化1 h，所得产物冷却后用去离子水洗涤至pH=7，65 ℃真空干燥过夜，即制得超级电容器负极材料；所述KOH与碳化水凝胶的质量比为3:1；(3)将步骤(1)制得的超级电容器正极材料与导电炭黑和PVDF粘结剂按照质量比为8:1:1均匀混合，滴加DMF研磨成浆涂覆在集流体上，制得正极材料；将步骤(2)制得的超级电容器负极材料与导电炭黑和PVDF粘结剂按照质量比为8:1:1均匀混合，滴加 DMF研磨成浆涂覆在集流体上，制得负极材料；以PP纸为隔膜，使用水系电解液，按照“电池壳/正极材料/隔膜/负极材料/电池”的三明治结构组装成纽扣式非对称超级电容器器件；所述集流体为泡沫镍、铜箔或铝箔；所述水系电解液为硫酸钠、氯化钾或氢氧化钾的水溶液。