[发明专利]一种基于Mn

权利要求书

1.一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，由正极片、负极片、介于正极片和负极片之间的隔膜和具有离子导电性的水系电解液组成，其特征在于，正极片包括正极片集流体和沉积在正极片集流体表面的正极混合材料，负极片包括负极片集流体和沉积在负极片集流体表面的负极混合材料；正极混合材料包括Mn3O4/石墨烯复合材料，负极混合材料包括负极活性材料。

2.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，所述的负极活性材料为多孔炭材料、过渡金属氧化物、导电聚合物中的一种或多种的混合。

3.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，正极混合材料和负极混合材料均还包括导电剂和粘结剂。

4.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，正极混合材料的组成及重量百分比为Mn3O4/石墨烯复合材料50-90％、导电剂5-20％和粘结剂1-20％。

5.根据权利要求4所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，正极混合材料的组成及重量百分比为Mn3O4/石墨烯复合材料80％、导电剂10％和粘结剂10％；或者，正极混合材料的组成及重量百分比为Mn3O4/石墨烯复合材料90％、导电剂5％和粘结剂5％，或者正极混合材料的组成及重量百分比为Mn3O4/石墨烯复合材料70％、导电剂15％和粘结剂15％。

6.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，负极混合材料的组成及重量百分比为负极活性材料50-90％、导电剂5-20％和粘结剂1-20％。

7.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，负极混合材料的组成及重量百分比为负极活性材料80％、导电剂10％和粘结剂10％；负极混合材料的组成及重量百分比为负极活性材料90％、导电剂5％和粘结剂5％；负极混合材料的组成及重量百分比为负极活性材料70％、导电剂15％和粘结剂15％。

8.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，所述的隔膜为聚丙烯无纺布、多孔玻璃纤维、聚乙烯微孔膜、PP和PE的复合膜中的一种。

9.根据权利要求1所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器，其特征在于，所述的多孔炭材料为活性炭、介孔炭、炭纳米管、石墨烯、模板炭、炭气凝胶、碳纤维中的一种或一种以上的混合。

10.一种制备如权利要求1-9任意一项所述的一种基于Mn₃O₄/石墨烯复合材料的超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01，Mn3O4/石墨烯复合材料的制备：

(1)量取98％的硫酸置于反应瓶中，并将硫酸液体冷却至0℃，边搅拌边加入高锰酸钾，溶剂温度维持在20℃以下，维持搅拌100min-140min后，边搅拌边加入去离子水，维持反应体系的温度在30℃-40℃之间，再继续搅拌20-40min；最后，加入去离子水和双氧水终止体系反应，并在室温下搁置20-28h，反应产物用盐酸溶液离心清洗直至在清洗溶液中用BaCl2检测不出硫酸根离子离心后获取的固体物质在40-60℃的烘箱中干燥，得到氧化石墨；

(2)将氧化石墨置于去离子水中，并超声分散，分别称取1.0,2.0,3.0,4.0mmol的醋酸锰加入平行超声的氧化石墨溶液中，再各自加入乙醇胺并在室温下搅拌0.5-1.5h，将各混合溶液转移至水热釜中密封，并将密封后的水热釜置于110-130℃的烘箱中维持10-14h，取出水热釜自然冷却至室温；产物采用离心分离，并用去离子水和乙醇分别清洗三次；再在50-70℃的烘箱中干燥20-28h得到Mn3O4/石墨烯复合材料。

SO2，正极片的制备：称取Mn3O4/石墨烯复合材料、导电剂混合研磨均匀，称取粘结剂加入其中，将混合物分散于乙醇中，并超声均匀分散。将混合溶液均匀滴附于1cm2泡沫集流体上制作成极片。极片60-130℃烘干，在5-15MPa压力下压片。所压过的极片在盐溶液中浸泡12h-20天；

SO3，负极片的制备：称取负极活性材料、导电剂混合研磨均匀，称取粘结剂加入其中，将混合物分散于乙醇中，并超声均匀分散。将混合溶液均匀滴附于1cm2的泡沫集流体上制作成极片。极片60-130℃烘干，在5-15MPa压力下压片。所压过的极片在碱性溶液中浸泡2-48h；

将正极片和负极片浸入具有离子导电性的水系电解液中，隔膜置于正极片和负极片之间。