[发明专利]水系超级电容器的制备方法

摘要

本发明公开了一种水系超级电容器的制备方法，用于解决现有方法制备的水系超级电容器工作电压低的技术问题。技术方案是将碳布、石墨与硝酸钠混合后逐滴加入浓硫酸、加入KMnO4、加入蒸馏水并搅拌，再将H2O2添加到混合物溶液中，最后向溶液中加入水合肼并加热，得到还原石墨烯包覆碳布，作为超级电容器的负极。采用电化学工作站用石墨烯包覆碳布制备CO3O4NSs/ACC@RGO复合电极材料，作为超级电容器的正极。以多孔聚丙烯薄膜为隔膜，以水溶性电解质溶液为基础，组装成水系超级电容器。经测试，本发明制备的水系超级电容器工作电压低由背景技术的1.4V提高到2.2V。

主权项

1.一种水系超级电容器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、制备ACC@RGO材料负极；用乙醇和蒸馏水在超声波条件下预先清洗碳布10‑30min，之后在60‑90℃下真空干燥5‑8小时；将石墨片、碳布和硝酸钠按照质量比为1:40:41加入烧杯中，逐滴加入50‑80ml浓度98％浓硫酸并在‑5℃～‑8℃下搅拌，搅拌时间为20‑60min；将质量为碳布质量的5‑8倍KMnO₄缓慢加入上述混合溶液中在冰浴中剧烈搅拌1‑3h，再转移到油浴中在20‑50℃搅拌1‑3h，然后将溶液与100‑150ml蒸馏水缓慢混合在冰浴中搅拌1‑3h，再将混合溶液在80‑98℃油浴中搅拌20‑60min；最后逐滴将H₂O₂添加到混合物溶液中，直到溶液变得澄清；添加2‑5ml浓度为96.3mmol的水合肼，将溶液在100‑130℃油浴中在水冷冷凝器的冷凝作用下加热20‑30h；将碳布进行去离子水洗涤3‑5次，之后在60‑80℃下真空干燥8‑12h后得到ACC@RGO，作为超级电容器的负极；步骤二、制备CO₃O₄/ACC@RGO材料正极；采用电化学工作站在‑0.8～‑1.0V的电位下，使用步骤一制备的ACC@RGO作为工作电极，铂板作为反电极，甘汞电极作为参考电极，浓度为0.01‑10mol L^‑1的Co(NO₃)₂6H₂O作为电解质进行电化学沉积，电沉积的时间为600‑3600s；将沉积后的碳布用去离子水洗涤，在60‑90℃下在空气中干燥8‑12h，在350‑400℃下退火2‑4h，获得CO₃O₄NSs/ACC@RGO复合电极材料，作为超级电容器的正极；步骤三、以电解质溶液为基础组装成水系超级电容器；以Li₂SO₄和CoSO₄为溶质配置水溶性电解液，Li₂SO₄和CoSO₄溶质的浓度分别为2‑3mol L^‑1和0.1‑2molL^‑1；根据正极和负极的工作电压和比电容对ACC@RGO负极材料和CO₃O₄/ACC@RGO正极材料进行裁剪，以多孔聚丙烯薄膜为隔膜，以水溶性电解质溶液为基础，组装成水系超级电容器。