本發(fā)明涉及電化學(xué)材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

超級電容器是一種極具市場競爭力的儲能產(chǎn)品，可以實現(xiàn)快速充電、大電流放電，且具有十萬次以上的充電壽命，在一些需要短時高倍率放電的應(yīng)用中占有極重要的地位。

電極是超級電容器的核心組成部分，電極材料直接影響到超級電容器的性能，目前常用的電極材料為活性炭。

隨著納米材料的發(fā)展，具有片層結(jié)構(gòu)的二維石墨烯材料引起了電化學(xué)材料領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。多種研究發(fā)現(xiàn)，將其與電極材料復(fù)合，可以提升超級電容器的性能。但由于石墨烯的二維納米片層結(jié)構(gòu)使其極易團聚在一起，石墨烯的性能優(yōu)勢難以被充分發(fā)揮出來。因此，由石墨烯為主材的電容器電極材料常表現(xiàn)出較低的電導(dǎo)率和表面浸潤性，在一定程度上限制了石墨烯在超級電容器電極材料中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種高電導(dǎo)率和良好電容性的石墨烯基超級電容器用電極材料及其制備方法。

解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3~5份、二氧化鈦納米管1~3分、石墨烯2~5份、二異硬脂?；佀嵋叶?~6份、乙酸乙酯40~50份、聚丙烯腈0.2~0.6份、二甲基甲酰胺10~15份。

作為優(yōu)選，所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管2分、石墨烯3份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯45份、聚丙烯腈0.4份、二甲基甲酰胺12份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于10~15倍量的酸溶液中，超聲振蕩10~20min后升溫至60~70℃后保溫攪拌8~10h，得混合液，加入2~3倍混合液量的去離子水并靜置8~10h，過濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂酰基鈦酸乙二酯和乙酸乙酯的混合溶液中，攪拌1~2h后靜置6~8h，過濾并將固體物烘干，研磨1~2h，過200目篩，得混合物二；

（3）將聚丙烯腈和二甲基甲酰胺常溫下混合均勻，然后加熱至50~60℃并加入石墨烯超聲30~60min，然后保溫攪拌1~2h，過濾去除溶劑后于110~120℃下干燥至恒重，得改性石墨烯；

（4）強步驟（2）所得的混合物二和步驟（3）所得的改性石墨烯置于研缽中，研磨2~4h至均勻，然后倒入模具中，加熱至120~130℃，將模具放置于電動壓片機上，在10mpa壓力下熱壓30~40min，冷卻脫模后，用砂紙將所得電極材料打磨光滑即可。

進一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的有益效果為：

本發(fā)明制得的超級電容器用電極材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電導(dǎo)率，同時比電容和能量密度較高，經(jīng)處理后的活性炭和二氧化鈦納米管以及石墨烯具有良好的分散性和粘附性，充分利用石墨烯的多孔結(jié)構(gòu)，提高了比表面積的利用，充分提高活性炭和石墨烯的電導(dǎo)率，改善石墨烯的表面浸潤性，是一種綜合性能良好的電極材料。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。以下實施例只是對本發(fā)明做描述性的說明，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

而且，本發(fā)明中所使用的原料，如無特殊規(guī)定，均為常規(guī)的市售產(chǎn)品；同樣的，所使用的方法如無特殊規(guī)定，均為常規(guī)的生產(chǎn)方法。

實施例1：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管2分、石墨烯3份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯5份、乙酸乙酯45份、聚丙烯腈0.4份、二甲基甲酰胺12份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于12倍量的酸溶液中，超聲振蕩15min后升溫至65℃后保溫攪拌9h，得混合液，加入2倍混合液量的去離子水并靜置9h，過濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂?；佀嵋叶ズ鸵宜嵋阴サ幕旌先芤褐?，攪拌1h后靜置7h，過濾并將固體物烘干，研磨2h，過200目篩，得混合物二；

（3）將聚丙烯腈和二甲基甲酰胺常溫下混合均勻，然后加熱至55℃并加入石墨烯超聲45min，然后保溫攪拌2h，過濾去除溶劑后于115℃下干燥至恒重，得改性石墨烯；

（4）強步驟（2）所得的混合物二和步驟（3）所得的改性石墨烯置于研缽中，研磨3h至均勻，然后倒入模具中，加熱至125℃，將模具放置于電動壓片機上，在10mpa壓力下熱壓35min，冷卻脫模后，用砂紙將所得電極材料打磨光滑即可。

進一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實施例2：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3份、二氧化鈦納米管1分、石墨烯2份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯4份、乙酸乙酯40份、聚丙烯腈0.份、二甲基甲酰胺10份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于10倍量的酸溶液中，超聲振蕩10min后升溫至60℃后保溫攪拌8h，得混合液，加入2倍混合液量的去離子水并靜置8h，過濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂?；佀嵋叶ズ鸵宜嵋阴サ幕旌先芤褐?，攪拌1h后靜置6h，過濾并將固體物烘干，研磨1h，過200目篩，得混合物二；

（3）將聚丙烯腈和二甲基甲酰胺常溫下混合均勻，然后加熱至50℃并加入石墨烯超聲30min，然后保溫攪拌1h，過濾去除溶劑后于110℃下干燥至恒重，得改性石墨烯；

（4）強步驟（2）所得的混合物二和步驟（3）所得的改性石墨烯置于研缽中，研磨2h至均勻，然后倒入模具中，加熱至120℃，將模具放置于電動壓片機上，在10mpa壓力下熱壓30min，冷卻脫模后，用砂紙將所得電極材料打磨光滑即可。

進一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實施例3：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性5份、二氧化鈦納米管3分、石墨烯5份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯6份、乙酸乙酯50份、聚丙烯腈0.6份、二甲基甲酰胺15份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于15倍量的酸溶液中，超聲振蕩20min后升溫至70℃后保溫攪拌10h，得混合液，加入3倍混合液量的去離子水并靜置10h，過濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂酰基鈦酸乙二酯和乙酸乙酯的混合溶液中，攪拌2h后靜置8h，過濾并將固體物烘干，研磨2h，過200目篩，得混合物二；

（3）將聚丙烯腈和二甲基甲酰胺常溫下混合均勻，然后加熱至60℃并加入石墨烯超聲60min，然后保溫攪拌2h，過濾去除溶劑后于120℃下干燥至恒重，得改性石墨烯；

（4）強步驟（2）所得的混合物二和步驟（3）所得的改性石墨烯置于研缽中，研磨4h至均勻，然后倒入模具中，加熱至130℃，將模具放置于電動壓片機上，在10mpa壓力下熱壓40min，冷卻脫模后，用砂紙將所得電極材料打磨光滑即可。

進一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實施例4：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3份、二氧化鈦納米管3分、石墨烯2份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯40份、聚丙烯腈0.6份、二甲基甲酰胺10份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，期具體步驟同實施例1。

實施例5：一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管1分、石墨烯5份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、聚丙烯腈0.5份、二甲基甲酰胺13份。

所述的一種高電導(dǎo)率的石墨烯基超級電容器電極材料的制備方法，期具體步驟同實施例1。

采用本發(fā)明的電極材料制得的超級電容器具有更高的電導(dǎo)率、能量密度及功率密度，同時化學(xué)穩(wěn)定性好，具有更加優(yōu)越的性能。

應(yīng)當(dāng)再次指出的是，上述實施例所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化或改進，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。