[发明专利]一种改性电极及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种改性电极，其特征在于，包括：负载有碳基活性物质的集流体作为电极，以及包覆在所述电极表面的聚合物薄膜；所述聚合物薄膜是由小分子有机物单体通过电化学法原位聚合而成；所述小分子有机物单体至少包含一个碳碳双键和一个含有杂原子的基团，其中含有杂原子的基团选自羧基、羟基、羰基、醛基、磺酸基、磷酸基、硝基、氨基、巯基、酰胺基、酯基、卤代基团和氰胺基中的至少一种，优选选自选自含有碳碳双键的小分子有机物单体、含有碳碳双键的小分子有机物单体的碱金属盐和含有碳碳双键的小分子有机物单体的碱土金属盐中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的改性电极，其特征在于，所述碳基有活性物质为石墨烯、碳纳米管、YP-50活性炭和氮掺杂碳材料中的至少一种；所述集流体选自铁箔、铁网、钛箔、钛网、三维石墨烯、石墨纸和碳毡中的一种；所述电极中碳基活性物质的负载量为0～12 mg/cm²。

3.根据权利要求1或2所述的改性电极，其特征在于，所述聚合物薄膜的厚度为2 nm～35 nm，优选为15nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的改性电极，其特征在于，所述小分子有机物单体选自丙烯酸及其碱金属盐和碱土金属盐、甲基丙烯酸及其碱金属盐和碱土金属盐、丙烯磺酸及其碱金属盐和碱土金属盐、甲基丙烯磺酸及其碱金属盐和碱土金属盐、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丁烯醇、甲基丙烯酸甲酯、氨基丙烯、三乙烯四胺、丙烯醛、丙烯氰、乙烯磷酸、巯基丙烯和硝基乙烯中的至少一种，优选为丙烯酸锂；所述小分子有机物单体的分子量＜1000。

5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的改性电极的方法，其特征在于，选用负载有碳基活性物质的集流体为工作电极，选用含有小分子有机物单体的水溶液作为电解液，采用循环伏安法、恒电位法或脉冲电压法激发含有碳碳双键的小分子有机物单体中的碳碳双键在工作电极表面发生聚合反应形成聚合物薄膜，得到所述改性电极。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含有小分子有机物单体的水溶液的浓度为0.01 mol/L～10 mol/L，优选为2 mol/L。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述循环伏安法的参数包括：扫描范围的电压下限为0 V至-3 V、电压上限为0 V至3 V，扫描速度为1 mV/秒 至500 mV/秒，扫描圈数为1圈至200 圈；优选地，所述循环伏安法的参数包括：扫描范围为-1.6 V～1.6 V，扫描速度为50 mV/秒，扫描圈数为20圈。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述恒电位法的参数包括：电压为0 V～-3 V，恒压时间为5秒～36000秒；优选地，所述恒电位法的参数为-1.6 V，恒压时间为360秒。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述脉冲电压法的参数包括：脉冲电压下压范围为0 V～-3 V，恒压时间为1秒～360秒，脉冲电压下压范围为0 V～3 V，恒压时间为1秒～360秒，循环圈数为2圈～500圈，优选地，脉冲电压下压为-1.6 V，恒压时间为10秒，脉冲电压上压为1.6 V，恒压时间为10秒，循环圈数为30圈。

10.一种含有权利要求1-4中任一项所述的改性电极的高电压水系超级电容器。