[发明专利]一种超级电容器电极材料及其制备

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料领域，具体涉及一种超级电容器的电极材料及其制备方法。 

背景技术

超级电容器具有优良的脉冲充放电性能以及大容量储能性能，加上充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优势，是一种介于传统静电超级电容器和化学电源之间的新型储能元件，在移动通讯、信息技术、工业领域、消费电子、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有极其重要和广阔的应用前景。其中，电极活性材料的研究作为超级电容器研究的一个重要分支，其研究一直比较活跃。双电层电容原理是利用界面双电层来存储电荷，其允许大电流快速的充放电，且容量的大小随所选电极材料的有效比表面积的增大而增大。电极材料主要是具有高比表面积的碳材料，如活性碳、碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管等。赝电容储能原理利用电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质发生快速且可逆的法拉第反应来实现储能的，从而产生比双电层容量更高的比容量。电极材料主要是过渡金属氧化物(或氮化物)及其水合物、导电聚合物等。赝电容的优点有可以产生很大的容量，是双电层电容容量的10-100倍。金属氧化物如RuO₂，MnO₂，Co₃O₄，NiO等是目前研究最为广泛的一类超级电容器材料。目前，研究得最为成功的金属氧化物基超级电容器是RuO₂/H₂SO₄体系，RuO₂电极材料可形成极高的比电容量(760F·g^-1)，具有良好的导电性，并且在酸性溶液中稳定，是一种性能优异的电极材料，但其价格昂贵，不利于产业化应用，并且对环境有污染。其他电极材料也存在一定的缺陷，限制其在超级电容器中的应用。如MnO₂具有较差的循环性能；氧化镍和氧化钴的电位窗口相对较窄(约0.5V)。因此，寻找一种新的具有较好电化学性能的超级电容器电极材料迫在眉睫。 

普鲁士蓝及其衍生物是具有沸石特性的三维网状结构的聚合物，具有优良的电化学可逆性，高度的稳定性，离子嵌/脱能力，容易制备，低成本等优点，在电化学催化，生物传感器，电化学的电极修饰材料，电池电极材料等方面具有较多的研究。而将电化学性能良好的普鲁士蓝及其衍生物作为超级电容器电极材料的研究国内外研究甚少，因此其在超级电容器领域具有广阔的研究前景。 

发明内容

本发明目的在于提供一种具有良好电化学性能、容易制备、成本低、环境友好的超级电容器电极材料及其制备方法。 

本发明的目的是通过以下方式实现的。 

一种超级电容器电极材料包括普鲁士兰衍生物A_p[Fe(CN)₆]_k、乙炔黑和粘结剂PTFE，三者的质量比为73～76∶18～22∶4～6；A为Co，Ni，Mn，Fe，Cu；p为3或4；k与A的价态一致。 

所述的超级电容器电极材料的制备方法如下：按照产物A_p[Fe(CN)₆]_k的化学计量比，称取过渡金属盐和铁氰化钾或亚铁氰化钾，分别配制成水溶液，边搅拌边将所配制的铁氰化钾或亚铁氰化钾溶液慢慢滴加到过渡金属盐溶液中去，搅拌，沉淀离心分离后用去离子水洗涤，以去除溶液中的杂质离子，真空干燥，得A_p[Fe(CN)₆]_k；再按照A_p[Fe(CN)₆]_k∶乙炔黑∶粘结剂PTFE＝73～76∶18～22∶4～6的重量比例混合浆料，将混合浆料压在不锈钢网集流体上，制成电极，真空干燥，即成电极材料。 

所述的过渡金属盐为Co，Ni，Mn，Fe，Cu离子的可溶性金属盐。 

所述的过渡金属盐和铁氰化钾K₃[Fe(CN)₆]或亚铁氰化钾K₄[Fe(CN)₆]分别用去离子水配制成水溶液；再将铁氰化钾K₃[Fe(CN)₆]或亚铁氰化钾K₄[Fe(CN)₆]水溶液滴加到过渡金属盐溶液后，磁力搅拌30min。 

将所述的沉淀用去离子水洗涤后，于80℃的真空干燥箱中干燥8h。