[发明专利]一种超级电容器材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器材料的制备方法，该制备方法包括：I、制备MnO₂晶种A：取MnO₂粉末，加第一结晶溶剂，15～25℃超声，过滤，滤液15～25℃挥发，15～25℃旋蒸，得晶种A；MnO₂粉末和第一结晶溶剂质量比1:10～11；II、制备超级电容器材料：配0.04mol/l的KMnO₄溶液和0.06mol/l的MnSO₄溶液；MnSO₄溶液搅拌控45～48℃，加晶种A，滴KMnO₄溶液，取沉淀清洗至中性；加第二结晶溶剂，15～25℃超声，过滤取沉淀45～50℃真空干燥，研磨；KMnO₄溶液和MnSO₄溶液体积比1:1；晶种A和终产物质量比2.5～4.2％:1；比容量大，倍率性能佳。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器材料的制备方法。

背景技术

超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能器件。与传统电容器相比，超级电容器具有更高的比电容和比能量，更高的工作温度范围和极长的使用寿命；与蓄电池相比，它具有更高的比功率，可瞬间释放特大电流，具有充电时间短、充电效率高、循环使用寿命长、无记忆效应及基本无维护且对环境无污染等特点。这种超级电容器在通讯市场、计算机市场、新能源汽车、消费电子、军用设备等领域有广阔的应用前景，已成为世界众多科学家研究的热点。电极材料是决定超级电容器电化学性能的关键因素之一，因此研制开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究的核心课题。目前的研究主要集中于MnO₂等廉价过渡金属氧化物体系上，MnO₂因其比电容较高，资源丰富、价格低廉、环境友好等优点而成为较为理想的超级电容器电极材料。

《电化学》在其第21卷第4期(2015年8月)公开了四种晶型MnO₂超级电容器电极材料的电化学性能研究，研究发现α-MnO₂和β-MnO₂电化学性能佳。

现有技术的不足之处在于，α-MnO₂的表面积与孔隙率最高，其比容量最高，但其倍率性能差；而β-MnO₂则相反，具有一定的改善空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种超级电容器材料的制备方法，具有平衡比容量和倍率性能的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超级电容器材料的制备方法，包括以下步骤：

I、制备MnO₂晶种A：

取MnO₂粉末，加入第一结晶溶剂，于15～25℃下超声5～10min，用纳滤膜过滤，取滤液于15～25℃下敞口放置10～12hr，取晾干后的粉末于15～25℃下旋蒸除溶剂至溶剂含量低于0.5wt％，经XRPD检测确认其为MnO₂晶种A；

第一结晶溶剂包括8～10wt％的乙酸乙酯、50～55wt％的C₁～C₂醇和37～40wt％的水，C₁～C₂醇为甲醇或乙醇；

按质量计，MnO₂粉末和第一结晶溶剂的用量比为1:10～11；

II、制备超级电容器材料：

配制浓度为0.04mol/l的KMnO₄水溶液和浓度为0.06mol/l的MnSO₄水溶液；