一种超级电容器用碳基三元复合电极材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种超级电容器用碳基三元复合电极材料及其制备方法。制备本发明超级电容器用碳基三元复合电极材料先将二次活化活性炭和纳米金属氧化物通过超声分散制得活性炭/纳米金属氧化物复合材料。通过原位聚合法控制活性炭/纳米金属氧化物复合材料与苯胺单体的摩尔比为3∶1～10∶1，搅拌反应5～25h得到超级电容器用碳基三元复合电极材料。该材料有效利用高比表面积活性炭为超级电容器提供双电层电容，结合导电聚苯胺提供的法拉第准电容，同时利用纳米金属氧化物高的机械强度以及纳米协同效应，本发明所述材料在有机电解液中初始比电容可达178F/g，循环2000次，比电容仍可保持在148F/g。

主权项

一种超级电容器用碳基三元复合电极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)活性炭的二次活化处理：将一定量的活性炭加入活化剂KOH的饱和溶液充分混合均匀并装入水平管式炉的镍舟中，向管式炉通氮气20～40min以排除空气；在氮气保护气氛下以5℃/min～10℃/min的升温速度升温到400℃～500℃，在此温度下保温4h，然后以5℃/min～10℃/min的升温速率加热到800～900℃并在该温度下保温3h，样品冷却至室温后，用0.5～2mol/L的盐酸溶液和乙醇交替洗涤至中性，烘干，得到二次活化活性炭；(2)活性炭/纳米金属氧化物复合材料制备：先将纳米金属氧化物加入到乙醇溶液中超声5～15min使其分散均匀，再向其中加入二次活化活性炭继续超声20～30min，其中二次活化活性炭与纳米金属氧化物质量比为100∶2～100∶10，使纳米金属氧化物与二次活化活性炭充分混合，烘干后制得第一组分A，即活性炭/纳米金属氧化物复合材料；(3)将步骤2所得第一组分A和苯胺单体按照3∶1～10∶1的摩尔比加入到100ml0.5～2mol/L无机质子酸溶液中，超声分散30～60min形成混合液B，在‑2～20℃下将溶于0.5～2mol/L的无机质子酸的氧化剂溶液逐滴加入混合液B，搅拌反应5～25h，产物依次用去离子水，乙醇洗涤至滤液无色，真空干燥15～24h，即得超级电容器用碳基三元复合电极材料。