[发明专利]一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法

说明书

本发明涉及超级电容器技术领域，且公开了一种聚苯胺‑双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法，包括以下配方原料：镧掺杂Co‑Ag双金属氢氧化物、2,6‑二硝基苯胺、引发剂。该一种聚苯胺‑双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法，Co‑Ag双金属氢氧化物镧掺杂Co‑Ag双金属氢氧化物形成层状结构，具有较大的比表面积和孔径，可以使电荷很好地在电解质和电极材料之间匀速和迁移，并且Ag具有很高的电导率，提高了电极材料的导电性，促进了电荷的迁移和传输效率，聚苯胺包覆双金属氢氧化物，2,6‑二硝基苯胺中的硝基基团具有很强的吸电子性，降低了C原子的电子云密度，提高了聚苯胺的极性，增强了聚苯胺的在电解质中的耐酸碱性和化学稳定性。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体为一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法。

背景技术

超级电容器一种介于充电电池和传统电容器之间的一种新型储能装置，不仅具有电池的储能特性的特点，还具有电容器快速充放电的特性，超级电容器通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量，当电极与电解液接触时，由于库仑力、分子间力及原子间力的作用，使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷的界面双层，加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器，根据电极材料的不同，可以分为金属氧化物电极超级电容器、有机聚合物电极超级电容器和碳电极双层超级电容器，与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、充放电效率高，是一种新型的绿色环保电源。

目前金属氧化物电极超级电容器材料主要贵金属RuO₂、IrO₂等，但是这些贵金属材料获取困难、价格昂贵导致超级电容器成本很高，不能广泛应用，而过渡金属化合物如MnO₂、ZnO、Ni(OH)₂等材料的导电性较差，降低了材料的比电容和能量密度，而有机聚合物电极超级电容器，通过在电极材料上的导电聚合物膜中发生可逆的n型或p型掺杂和去掺杂的氧化还原反应，使导电聚合物具有很高的电荷密度和比电容，从而产生很高的法拉第准电容和赝电容来储存能量，但是目前导电聚合物在电解液中的化学稳定性较差，降低了材料的循环稳定性和使用寿命。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法，解决了现有的过渡金属化合物如MnO₂、ZnO、Ni(OH)₂等材料的导电性较差，导致电极材料的比电容和能量密度的问题，同时解决了导电聚合物在电解液中的化学稳定性较差，降低了电极材料的循环稳定性和使用寿命的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法，包括以下按重量份数计的配方原料：40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物、32-50份2,6-二硝基苯胺、10-15份引发剂、制法包括以及以下实验药品：无水氯化钴、硝酸银、硝酸镧六水合物、蒸馏水、六次甲基四胺、无水乙醇、氢氧化钠、冰醋酸。

优选的，所述引发剂为过硫酸胺。

优选的，所述镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物制备方法包括以下步骤：

(1)依次向反应瓶中加入适量的蒸馏水再加入无水氯化钴和硝酸银并搅拌溶解，再加入无水乙醇和六次甲基四胺，蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.5-2.5:1，在缓慢加入氢氧化钠，调节pH至9-10，控制溶液中总溶质的质量分数为3-12％，搅拌均匀后将溶液转移进自动水热反应釜中，将温度升至120-135℃，匀速搅拌反应15-20h，反应结束将溶液冷却至室温过滤除去溶剂，并使用蒸馏水洗涤固体产物，得到Co-Ag双金属氢氧化物。