一種石墨電容器電極材料的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明提供一種超級容器電極材料的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]能源問題已經(jīng)成為當(dāng)今社會的熱點問題，并且人類社會已經(jīng)在面臨著能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力。人們在不斷的嘗試開發(fā)新的能源，同時又著眼于追求環(huán)境友好型。超級電容器，是近些年來逐漸發(fā)展起來的一種新型儲能設(shè)備，它對環(huán)境友好，并有著比普通電容器高16倍的電容量，因而在軍事、民用、汽車、電腦、手機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。影響超級電容器的性能和生產(chǎn)成本的主要因素即為電容器的電極材料，因此研發(fā)高性能、低成本的電極材料已經(jīng)成為目前研究的重點。碳材料的比表面積越大，比容量也應(yīng)該越高。然而在實際測得活性炭的容量時，并沒有呈現(xiàn)出完全的線性關(guān)系，這主要是由于電極材料的孔徑分布等因素的影響，所以在提高比表面積的同時還要調(diào)控孔徑的分布。碳電極材料的電解液浸潤效率低，表面積有效利用率低。過渡金屬氧化物和導(dǎo)電高分子材料導(dǎo)電率往往不是很好，從而限制了商業(yè)化的應(yīng)用。目前為止，無論是碳電極材料還是導(dǎo)電高聚物電極材料，在超級電容器的實際使用過程中仍有著它的限制。例如，碳材料有著很高的理論比表面積，然而由于其孔徑分布、內(nèi)部電阻大或者是碳納米管這樣的碳材料的高生產(chǎn)成本，導(dǎo)致并不能成為真正的滿足人們需求的理想電極材料；而導(dǎo)電高聚物也由于其導(dǎo)電性能較差，電子轉(zhuǎn)移速率慢等因此制約著在超級電容器中充分的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的充分利用多種材料在石墨電容器中的作用，而制備出一種高導(dǎo)電率、高可逆性的理想的超級電容器的電極材料。同時利用石墨烯的高比表面積，作為導(dǎo)電模板與導(dǎo)電高聚物聚苯胺復(fù)合，制備復(fù)合電極材料，應(yīng)用于超級電容器。
[0004]為了克服上述問題，本發(fā)明用復(fù)合材料的方式，就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，發(fā)明一種石墨電容器電極材料的制備工藝，其技術(shù)方案是一種石墨電容器電極材料的制備工藝，其特征是:通過界面聚合復(fù)合法將石墨烯與聚苯胺進(jìn)行復(fù)合，制備出具有層狀結(jié)構(gòu)和的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
[0005]界面法合成石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的制備:將一定比例的石墨烯、苯胺、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)混合，在超聲機(jī)種超聲60min后，加入7g的正戊醇；在另一燒杯中加入一定量的APS與一定濃度的鹽酸溶液，配制成350ml的體系；將含有石墨烯等多種物質(zhì)的混合溶液倒入到含有APS的鹽酸溶液中，保持體系在5°C的環(huán)境下反應(yīng)10h。真空抽濾，洗滌，在450C的真空烘箱中烘干，得到石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明的特點是:高分子導(dǎo)電聚合物中，聚苯胺由于其具有原料價格便宜、合成工藝簡單、較高的導(dǎo)電率、產(chǎn)率較高、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和對環(huán)境友好等特點。但石墨烯的極大的比表面積的特征，以及它杰出的電化學(xué)穩(wěn)定性，決定了石墨烯將成為一種理想的電極材料。并且如果將石墨烯與一種具有高導(dǎo)電性能的材料進(jìn)行復(fù)合，另一種導(dǎo)電材料提供了高的比容量，而石墨烯作為復(fù)合材料的基體保證了材料電化學(xué)性能的穩(wěn)定性，那么這種復(fù)合材料將成為研究的熱點。我們就是利用這個特點，將石墨烯與具有高導(dǎo)電性能的聚苯胺的復(fù)合，制備一種超級電容器電極材料。由于超級電容器的上述高功率密度、快速充放電、存儲方便、使用壽命長、無污染等優(yōu)良的特點，使得它在不同的領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用前景。石墨烯/聚苯胺的復(fù)合材料應(yīng)用于超級電容器的電極材料，可以明顯的提高其比電容，循環(huán)性能等，加上本工藝過程簡單、成本低廉、易于產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊工業(yè)應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0007]—種石墨電容器電極材料的制備工藝，其特征是:通過界面聚合復(fù)合法將石墨烯與聚苯胺進(jìn)行復(fù)合，制備出具有層狀結(jié)構(gòu)和的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
[0008]界面法合成石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的制備:將一定比例的石墨烯、苯胺、N，N- 二甲基甲酰胺(DMF)混合，在超聲機(jī)種超聲60min后，加入7g的正戊醇；在另一燒杯中加入一定量的APS與一定濃度的鹽酸溶液，配制成350ml的體系；將含有石墨烯等多種物質(zhì)的混合溶液倒入到含有APS的鹽酸溶液中，保持體系在5°C的環(huán)境下反應(yīng)10h。真空抽濾，洗滌，在450C的真空烘箱中烘干，得到石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
【主權(quán)項】
1.一種石墨電容器電極材料的制備工藝，其特征是:通過界面聚合復(fù)合法將石墨烯與聚苯胺進(jìn)行復(fù)合，制備出具有層狀結(jié)構(gòu)和的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨電容器電極材料的制備工藝，其特征是:界面法合成石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料的制備:將一定比例的石墨烯、苯胺、N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)混合，在超聲機(jī)種超聲60min后,加入7g的正戊醇；在另一燒杯中加入一定量的APS與一定濃度的鹽酸溶液，配制成350ml的體系；將含有石墨烯等多種物質(zhì)的混合溶液倒入到含有APS的鹽酸溶液中，保持體系在5°C的環(huán)境下反應(yīng)10h。真空抽濾，洗滌，在45°C的真空烘箱中烘干，得到石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種石墨電容器電極材料的制備工藝，其技術(shù)方案是：通過界面聚合復(fù)合法將石墨烯與聚苯胺進(jìn)行復(fù)合，制備出具有層狀結(jié)構(gòu)和的石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料。本發(fā)明的特點是：高將石墨烯與一種具有高導(dǎo)電性能的材料進(jìn)行復(fù)合，另一種導(dǎo)電材料提供了高的比容量，而石墨烯作為復(fù)合材料的基體保證了材料電化學(xué)性能的穩(wěn)定性，由于超級電容器的上述高功率密度、快速充放電、存儲方便、使用壽命長、無污染等優(yōu)良的特點，石墨烯/聚苯胺的復(fù)合材料應(yīng)用于超級電容器的電極材料，可以明顯的提高其比電容，循環(huán)性能等，加上本工藝過程簡單、成本低廉、易于產(chǎn)業(yè)化，具有廣闊工業(yè)應(yīng)用前景。
【IPC分類】H01G11/32
【公開號】CN105590755
【申請?zhí)枴緾N201410660646
【發(fā)明人】李鵬
【申請人】平度市華東石墨加工廠
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年11月18日