[发明专利]具有优异倍率性能复合电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了具有优异倍率性能复合电极材料的制备方法，以苯胺单体和磺化石墨烯充分混合均匀，原位聚合合成聚苯胺－磺化石墨烯复合材料，再与聚偏氟乙烯、乙炔黑进行研磨均匀，采用N‑甲基吡咯烷酮为溶剂，将浆料涂覆在集流体不锈钢片上干燥，即可得到复合电极材料。本发明的技术方案制得的复合电极材料，具有倍率性能优异，循环稳定性好，比电容高等优点，适合用于超级电容器电极材料。

本发明申请是母案申请“具有优异倍率性能复合电极材料及其制备方法”的分案申请，母案申请的申请日为2013年12月2日，申请号为2013106366271。

技术领域

本发明属于储能材料技术领域，更加具体地说，涉及一种聚苯胺/磺化石墨烯复合电极材料的制备方法。

背景技术

电化学超级电容器作为一种新型储能元件，因其比功率大、储存能力强、充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点受到了广泛的关注。常见的用于聚苯胺掺杂酸包括无机小分子质子酸(盐酸、硫酸、高氯酸等)和分子质量较大，尺寸较大的有机功能质子磺酸(对甲基苯磺酸、磺基水杨酸、十二烷基苯磺酸等)。当尺寸较大的对阴离子掺杂到聚苯胺中，可以降低其分子间相互作用力，聚苯胺分子以伸展链构象存在，结果有利于其电荷离域化，增大链间电导率，使聚苯胺样品电导率增大。并且可以在苯胺单体聚合时充当模板的作用。

Samulski等人采用硼氢化钠还原、对氨基苯磺酸重氮盐磺化和水合肼还原三步法制备得到分散性和共轭结构均较好的有机功能磺酸——磺化石墨烯，其表面接有的磺酸基团为一个强水溶性的强酸性基团，有利于磺化石墨烯在有机溶剂或聚合物中的分散，且较完整的碳原子共轭结构也使其保有较好导电性。(Yongchao Si,EdwardT.Samulski.Synthesis of Water Soluble Graphene[J].NANO LETTERS,2008,8(6):1679-1682)。Hao等人通过界面聚合法合成了磺化石墨烯/聚苯胺复合电极材料，在0.1A g^-1电流密度下，比电容为278F g^-1。但是由于界面法通常会使用有机溶剂，不利于做到清洁生产，并且反应过程中，苯胺单体和磺化石墨烯分布在两相中，不利于苯胺单体的充分掺杂。(Qingli Hao,Hualan Wang,Xujie Yang,Lude Lu,Xin Wang.Morphology-ControlledFabrication of Sulfonated Graphene/Polyaniline Nanocomposites by Liquid/Liquid Interfacial Polymerization and Investigation of their ElectrochemicalProperties[J].Nano Res.,2011,4(4):323–333)。

最近也有相关文献报道在无机酸存在体系下合成磺化石墨烯/聚苯胺复合电极材料并进行性能研究，(Biao Ma,Xiao Zhou,Hua Bao,Xingwei Li,GengchaoWang.Hierarchical composites of sulfonated graphene-supported verticallyaligned polyaniline nanorods for high-performance supercapacitors[J].Journalof Power Sources,2012,215:36-42)。专利(磺化单层石墨与聚合物复合材料及其制备和应用，CN 101381507A)介绍了磺化石墨烯和聚苯胺(分子量1000～10000)共混物的制备在有机电致光显示和有机太阳能电池等有机光电器件中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有优异倍率性能复合电极材料及其制备方法，即聚苯胺/磺化石墨烯复合电极材料的制备方法，该制备方法过程简单，快速和环保，其制得的复合电极材料，具有倍率性能优异，循环稳定性好，比电容高等优点，适合用于超级电容器电极材料。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：