[发明专利]一种石墨电容器电极材料的制备工艺

说明书

技术领域

本发明提供一种超级容器电极材料的制备工艺。

背景技术

能源问题已经成为当今社会的热点问题，并且人类社会已经在面临着能源危机和环 境污染的双重压力。人们在不断的尝试开发新的能源，同时又着眼于追求环境友好型。 超级电容器，是近些年来逐渐发展起来的一种新型储能设备，它对环境友好，并有着比 普通电容器高10⁶倍的电容量，因而在军事、民用、汽车、电脑、手机等领域有着广泛 的应用。影响超级电容器的性能和生产成本的主要因素即为电容器的电极材料，因此研 发高性能、低成本的电极材料已经成为目前研究的重点。碳材料的比表面积越大，比容 量也应该越高。然而在实际测得活性炭的容量时，并没有呈现出完全的线性关系，这主 要是由于电极材料的孔径分布等因素的影响，所以在提高比表面积的同时还要调控孔径 的分布。碳电极材料的电解液浸润效率低，表面积有效利用率低。过渡金属氧化物和导 电高分子材料导电率往往不是很好，从而限制了商业化的应用。目前为止，无论是碳电 极材料还是导电高聚物电极材料，在超级电容器的实际使用过程中仍有着它的限制。例 如，碳材料有着很高的理论比表面积，然而由于其孔径分布、内部电阻大或者是碳纳米 管这样的碳材料的高生产成本，导致并不能成为真正的满足人们需求的理想电极材料； 而导电高聚物也由于其导电性能较差，电子转移速率慢等因此制约着在超级电容器中充 分的使用。

发明内容

本发明的目的充分利用多种材料在石墨电容器中的作用，而制备出一种高导电率、 高可逆性的理想的超级电容器的电极材料。同时利用石墨烯的高比表面积，作为导电模 板与导电高聚物聚苯胺复合，制备复合电极材料，应用于超级电容器。

为了克服上述问题，本发明用复合材料的方式，就是针对现有技术存在的缺陷，发 明一种石墨电容器电极材料的制备工艺，其技术方案是一种石墨电容器电极材料的制备 工艺，其特征是：通过界面聚合复合法将石墨烯与聚苯胺进行复合，制备出具有层状结 构和的石墨烯/聚苯胺复合材料。

界面法合成石墨烯/聚苯胺复合材料的制备：将一定比例的石墨烯、苯胺、N,N-二甲 基甲酰胺(DMF)混合，在超声机种超声60min后，加入7g的正戊醇；在另一烧杯中 加入一定量的APS与一定浓度的盐酸溶液，配制成350ml的体系；将含有石墨烯等 多种物质的混合溶液倒入到含有APS的盐酸溶液中，保持体系在5℃的环境下反应 10h。真空抽滤，洗涤，在45℃的真空烘箱中烘干，得到石墨烯/聚苯胺复合材料。

本发明的特点是：高分子导电聚合物中，聚苯胺由于其具有原料价格便宜、合成工 艺简单、较高的导电率、产率较高、良好的化学稳定性和对环境友好等特点。但石墨烯 的极大的比表面积的特征，以及它杰出的电化学稳定性，决定了石墨烯将成为一种理想 的电极材料。并且如果将石墨烯与一种具有高导电性能的材料进行复合，另一种导电材 料提供了高的比容量，而石墨烯作为复合材料的基体保证了材料电化学性能的稳定性， 那么这种复合材料将成为研究的热点。我们就是利用这个特点，将石墨烯与具有高导电 性能的聚苯胺的复合，制备一种超级电容器电极材料。由于超级电容器的上述高功率密 度、快速充放电、存储方便、使用寿命长、无污染等优良的特点，使得它在不同的领域 有着极为广泛的应用前景。石墨烯/聚苯胺的复合材料应用于超级电容器的电极材料，可 以明显的提高其比电容，循环性能等，加上本工艺过程简单、成本低廉、易于产业化， 具有广阔工业应用前景。

具体实施方式

一种石墨电容器电极材料的制备工艺，其特征是：通过界面聚合复合法将石墨烯与 聚苯胺进行复合，制备出具有层状结构和的石墨烯/聚苯胺复合材料。

界面法合成石墨烯/聚苯胺复合材料的制备：将一定比例的石墨烯、苯胺、N,N-二甲 基甲酰胺(DMF)混合，在超声机种超声60min后，加入7g的正戊醇；在另一烧杯中 加入一定量的APS与一定浓度的盐酸溶液，配制成350ml的体系；将含有石墨烯等 多种物质的混合溶液倒入到含有APS的盐酸溶液中，保持体系在5℃的环境下反应 10h。真空抽滤，洗涤，在45℃的真空烘箱中烘干，得到石墨烯/聚苯胺复合材料。