[发明专利]一种超级电容器的电极材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种电极材料，具体地，涉及一种超级电容器的电极材料。

背景技术

超级电容器作为一种能源存储器件，具有相对简单的工作原理、高的充放电速率（功率密度）、良好的稳定性和使用寿命，从而成为人们广泛关注和研究的对象（Nat.Mater.,2008.7(11):p.845-854；Chem.Soc.Rev.,2009.38(9):p.2520-2531.）。但是与锂电池相比，超级电容器的能量密度仍然相对较小（Science,2008.321(5889):p.651-652.），其能量密度可通过E=0.5CU²计算（C:比电容，单位F/g；U:电压，单位V），所以当电压相同时，可以通过提高比电容来提高其能量密度。因此，研究具有高比电容特性的物质作为超级电容器的电极材料显得非常重要。目前，研究主要集中于提高材料的比表面积，调节孔径分布，加入金属氧化物提高赝比电容，或引入杂原子（包括氮原子、氧原子、磷原子、硼原子）改变材料电子分布状态等。其中含氮基团的引入不仅有利于改变材料的导电性、浸润性，增加具有电子活性的表面积，而且可以增加赝比电容（Energy Environ.Sci.,2010.3(9):p.1238-1251.）。因此引入含氮基团是一种较理想的提高材料比电容特性的方法。

一般商用的超级电容器活性材料为活化改性后的活性碳材料，它们一般采用的原料为椰壳、沥青、石油焦等，由其组装的超级电容器的比电容一般小于200F/g。而且由于此类活性碳的杂质含量高，因此漏电流大，电压保持性能差（Carbon,2007.45(7):p.1439-1445；Journal of Power Sources,2008.175(1):p.675-679.）。所以，开发结构可控且性能稳定的材料对于超级电容器的发展非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有良好比电容特性、结构可控且性能稳定的超级电容器电极材料。

为了实现上述目的，本发明提供了一种超级电容器的电极材料，其中，该电极材料为由芳香腈化合物单体聚合得到的聚合产物。

本发明提供的超级电容器电极材料的比表面积大、具有网状结构、氮含量丰富且导电性良好。另外，本发明提供的电极材料采用小分子（芳香腈化合物单体）聚合而成，因此，可以通过控制小分子的类型以及反应条件来控制得到的材料的比表面积、孔径分布、氮含量，进而调节其比电容特性。此外，本发明提供的电极材料的制备过程简单且高效环保。

将本发明的电极材料进行不同体系的超级电容器的组装测试及应用。测试结果表明此类材料具有优异的超级电容器性能，且本发明提供的电极材料可适用于酸体系、碱体系和有机溶液体系等各种类型的超级电容器中，适用面广。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是由实施例1的方法（以对苯二甲腈（p-DCB）为原料，聚合温度为550℃）制备的电极材料的透射电子显微镜（TEM）图；

图2是由实施例1的方法（以对苯二甲腈（p-DCB）为原料，聚合温度为550℃）制备的电极材料的等温吸脱附曲线以及孔径分布图；

图3是通过恒流充放电测试测定由实施例1的方法（以对苯二甲腈（p-DCB）为原料，聚合温度为550℃）制备的电极材料组装的超级电容器的比电容-电流密度曲线图；

图4是在电流密度为10A/g时测得的由实施例1的方法（以对苯二甲腈（p-DCB）为原料，聚合温度为550℃）制备的电极材料组装的超级电容器的比电容-循环次数曲线图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种超级电容器的电极材料，其中，该电极材料为由芳香腈化合物单体聚合得到的聚合产物。

本发明的发明人发现，目前为止，在现有技术中，没有公开将由芳香腈化合物单体作为原料聚合得到的聚合产物应用于超级电容器的电极材料。