超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，包括一層基質材料和一層導電聚合物，基質材料為銅、鐵、鎳、碳材料中的任意一種，基質材料上為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜導電聚合物層，其制備方法包括電化學溶液配制和多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜的電沉積。本發(fā)明超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，采用多孔納米結構的導電聚(5-氰基吲哚)作為超級電容器電極，具有良好的充放電穩(wěn)定性、高的比電容值、高的比功率和高的比能量值。
【專利說明】超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于超級電容器中電極材料及其制備方法，特別是涉及一種超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極。
【背景技術】
[0002]具有高功率、瞬間大電流充放電、使用壽命長和節(jié)約能源等特點的超級電容器是一種新型儲能裝置。超級電容器可提供超大電流的電力，可用于車輛啟動電源、車輛的牽引能源和激光武器的脈沖能源。我國“十五”863電動汽車專項中已把超級電容器列為專題進行研究，充分說明超級電容器具有廣闊的應用前景，并蘊藏著巨大的經濟效益。
[0003]電極材料是超級電容器核心部件，其主要分為三大類型:碳基材料、金屬氧化物和導電聚合物。人們普遍采用比表面積大、導電性好、電化學穩(wěn)定的碳基材料作為超級電容器的電極材料。然而價格昂貴的碳基材料的比電容都很低(50-80 F g—1)，經過高溫處理后方可達到100-200 F g—1。相對于碳基材料，金屬氧化物(如，Mn02、V205、Ru02)具有較高的能量密度和比電容，但其比表面積小、電導率極低、使用壽命短、價格昂貴且機械性能差。導電聚合物作為超級電容器電極材料，其比電容、導電性和穩(wěn)定性均介于碳基材料和金屬氧化物之間，且容易制備、成本最低。導電聚合物主要集中于聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩。雖然傳統(tǒng)的導電聚合物具有大的比電容，但它們的充放電穩(wěn)定性不足。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種具有高的比電容、高的比功率、高的比能量和良好的充放電穩(wěn)定性的超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極。
[0005]本發(fā)明的超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，包括一層基質材料和一層多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜，基質材料為銅、鐵、鎳、碳材料中的任意一種，基質材料上為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜層。
[0006]本發(fā)明的超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極的制備方法，包括以下步驟:
1、電化學溶液配制:將5-氰基吲哚溶于中性有機溶劑和酸性有機溶液的混合液中，再在上述混合溶液中加入支持電解質，配制出5-氰基吲哚的摩爾濃度為10?50 mmol/L、支持電解質摩爾溶度為0.1 mol/L的電化學溶液；
2、多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜的電沉積:將配制好的電化學溶液置入安裝有基質材料為工作電極和鉬絲作為對電極、Ag/AgCl作為參比電極的電化學反應裝置中，向溶液中通入氮氣10分鐘，以除去溶液中的溶解氧，采用循環(huán)伏安法或恒電位法或恒電流法，控制電位范圍在0-1.6 V之間，控制電流范圍在1.0-2.0 mA/cnT2之間，控制聚合電量范圍在2.0-4.0 C/cm2之間，在基質材料上一步電沉積多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)層。
[0007]所述中性有機溶劑包括乙腈、二氯甲烷和三氯甲烷，所述酸性溶液為三氟化硼乙醚和三氟乙酸，所述支持電解質包括四氟化硼四丁基胺、高氯酸鋰、三氟化硼乙醚。[0008]本發(fā)明的超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，采用多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)作為超級電容器電極，其具有良好的充放電穩(wěn)定性、高的比電容值、高的比功率值和高的比能量值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)在Imol/L H2SO4溶液中的不同電流密度下的充放電(A)及放電比電容曲線(B)圖。
[0010]圖2為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)在Imol/L H2SO4溶液中的比功率與比能量關系曲線圖。
[0011]圖3為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)在Imol/L H2SO4溶液中的充放電穩(wěn)定性曲線圖及電極表面形貌圖。
【具體實施方式】
[0012]一種超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極制備方法，包括以下步驟:
1、電化學溶液配制
將30 mmol/L的5-氰基吲哚溶于乙腈和50%三氟化硼乙醚混合溶液中，再在上述混合溶液中加入0.1 mol/L的高氯酸鋰作為支持電解質，配制的溶液為電化學溶液；
2、多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)的電沉積
將配制好的30 mmol/L的5-氰基吲哚溶液置入安裝有碳基質材料為工作電極和鉬作為對電極、Ag/AgCl作為參比電極的電化學反應裝置中，向溶液中通入氮氣10分鐘，以除去溶液中的溶解氧，采用恒電位方法，控制電位為1.4 V，控制聚合電量在3.0 C/cm2左右，在碳基質材料上一步電沉積多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜。
【權利要求】
1.一種超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，其特征在于:它包括一層基質材料和一層導電聚合物，基質材料為銅、鐵、鎳、碳材料中的任意一種；基質材料的上面為多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)； 其制備方法，包括以下步驟: (1)、電化學溶液配制 將5-氰基吲哚溶于中性有機溶劑和酸性有機溶液的混合溶液中，再在上述混合溶液中加入支持電解質，配制出5-氰基吲哚的摩爾濃度為10?50 mmol/L、支持電解質摩爾溶度為0.1 mol/L的電化學溶液； (2)、多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜的電沉積 將配制好的電化學溶液置入安裝有基質材料為工作電極和鉬絲作為對電極、Ag/AgCl作為參比電極的電化學反應裝置中，向溶液中通入氮氣10分鐘，采用循環(huán)伏安法或恒電位法或恒電流法，控制電位范圍在0-1.6 V之間，控制電流范圍在1.0-2.0 mA/cm_2之間，控制聚合電量范圍在2.0-4.0 C/cm2之間，在基質材料上一步電沉積多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)層。
2.如權利要求2所述的超級電容器的多孔納米結構的聚(5-氰基吲哚)膜電極，其特征在于:制備方法中所述中性有機溶劑包括乙腈、二氯甲烷和三氯甲烷，酸性溶液為三氟化硼乙醚和三氟乙酸，支持電解質包括四氟化硼四丁基胺、高氯酸鋰、三氟化硼乙醚。
【文檔編號】H01G11/24GK103646791SQ201310660257
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權日:2013年12月10日
【發(fā)明者】徐景坤, 周衛(wèi)強, 蔣豐興, 盧寶陽, 祝丹華 申請人:江西科技師范大學