[发明专利]一种高功率密度复合电容器电极及其制备方法

说明书

本发明提供一种高功率密度复合电容器电极，涉及复合电极材料加工技术领域。所述电容器电极由以下重量份的原料制成：硝酸铜6‑8份、活性炭6‑10份、石墨烯4‑8份、三聚磷酸钠1‑3份、氧化锰4‑6份、氧化镍1‑4份、钴酸锂1‑2份、聚乙烯吡咯烷酮1‑3份、醋酸溶液4‑6份。其制备方法主要包括：混合浸酸、高温高压处理、混合均质、高温混合、高温热熔、研磨过筛、模具定型等步骤。本发明克服了现有技术的不足，提高了电极材料的功率密度，增强电极的使用效果，并且提升电极材料的强度，延长其使用寿命，提升经济效益。

技术领域

本发明涉及复合电极材料加工技术领域，具体涉及一种高功率密度复合电容器电极及其制备方法。

背景技术

目前超级电容器的电极材料主要有四类：1、活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极；2、碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极；3、碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料；4、碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。

现阶段电极材料发展迅速，其中石墨烯由于其具有稳定性高、导电性强等优异性能也在电极材料中发挥重大作用，现在对于电极材料的要求，其功率密度是一个及其重要的性质，如何提升电机材料的功率密度为现阶段电极材料的一大研究方向。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种高功率密度复合电容器电极及其制备方法，提高了电极材料的功率密度，增强电极的使用效果，并且提升电极材料的强度，延长其使用寿命，提升经济效益。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种高功率密度复合电容器电极，所述电容器电极由以下重量份的原料制成：硝酸铜6-8份、活性炭6-10份、石墨烯4-8份、三聚磷酸钠1-3份、氧化锰4-6份、氧化镍1-4份、钴酸锂1-2份、聚乙烯吡咯烷酮1-3份、醋酸溶液4-6份。

优选的，所述电容器电极由以下重量份的原料制成：硝酸铜7份、活性炭8份、石墨烯6份、三聚磷酸钠2份、氧化锰5份、氧化镍2.5份、钴酸锂1.5份、聚乙烯吡咯烷酮2份、醋酸溶液5份。

一种高功率密度复合电容器电极的制备方法包括以下步骤：

(1)将活性炭、石墨烯混合研磨后加入醋酸溶液，升温搅拌均匀后，于高压反应釜中高温高压处理一段时间后过滤，得粗料备用；

(2)将硝酸铜、聚乙烯吡咯烷酮混合加入去离子水于超声震荡仪中进行震荡均质，得均质液备用；

(3)将上述步骤(1)中的粗料加入到步骤(2)中的均质液中，调节溶液至中性，高速搅拌后将混合液于氮气保护下快速升温至180-200℃，后静置一段时间，取出后进行压滤，得改性基料备用；

(4)将氧化锰、氧化镍和钴酸锂混合高温熔融后，再加入三聚磷酸钠搅拌均匀，后冷却至常温，得混合金属材料备用；

(5)将上述混合金属材料和步骤(3)中改性基料混合后于研磨机中进行研磨过筛，所得混合粉末搅拌均后进行高温热融，得混合液备用；

(6)将混合液注于事先预热的模具中，缓慢降温至定型，得到粗制电极，后打磨光滑得本发明高功率密度复合电容器电极。

优选的，所述步骤(1)中升温搅拌的温度为60-70℃，后高温高压处理的温度为60-80℃，压强为22-25MPa，处理时间为45-55min。

优选的，所述步骤(2)中加入去离子水为硝酸铜、聚乙烯吡咯烷酮混合后体积的15-20倍，超声震荡均质的功率为200-400W，均质时间为10-15min。