[发明专利]掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于电池领域，具体涉及掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：A、将碳酸盐、纳米二氧化钒、溶剂和苯胺混匀，然后雾化加入pH为0～4的过硫酸铵和聚乙二醇的水溶液，反应后得到乳液；B、将步骤A所得乳液和苯胺混匀，调节体系pH为0～2；C、在步骤B所得溶液中插入饱和甘汞电极、铂电极、泡沫镍，进行恒流电化学反应，得到泡沫镍复合材料；D、将步骤C所得泡沫镍复合材料浸在水中，然后加入水合肼，在80～95℃下反应，冷却至室温；E、取出材料，浸泡、洗涤、干燥即可。本发明方法所得电极材料性能优良。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料及其制备方法。该电极材料可用作超级电容器用电极。

背景技术

超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置，具有较髙功率密度、控制方便、转换效率高、工作温度范围宽、无污染等优点。随着其技术的提高，生产成本逐渐降低越来越多的应用在储能领域中，有极大可能在未来很多场合取代蓄电池进行储能。

超级电容器由电极材料、电解液、隔膜和集电极等组成，每个部分对超级电容器都有产生很大的影响，而电极材料对超级电容器性能起决定性的作用。常见的超级电容器的电极材料有碳材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料、复合材料。碳材料因为成本较低和多种多样的存在形式，被广泛用作超级电容器的电极材料，但是由于其只利用双电层储存能量，在性能方面有所限制，因此出现了金属氧化物材料的电极开发与研究。金属氧化物材料不同于双电层电容器中碳材料电极那样存储能量，而是在电容器进行充放电时，金属氧化物与溶液的界面处发生可逆氧化还原反应，从而获得更大的比容量。该材料电极虽然有较大的比容量，但价格昂贵，不利于超级电容器的发展。导电聚合物(通常用聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4－乙烯基二氧乙烯基唆吩))也被广泛用作超级电容器的电极材料，通常与其他电极材料混合制备超级电容器，但其价格也非常昂贵。

复合材料是为了进一步增大超级电容器的能量存储，使其具有电容性能以及双电层特性，使用碳材料作为基体、金属氧化物作为活性物质来进行纳米复合技术的复合材料来实现电荷利用率的提高，该材料是超级电容器电极材料未来发展研究的主要方向。Ramakrishnan等用电化学方法研究了聚苯胺和聚吡咯复合物沉积在低碳钢上，但因其相对比表面积小，因此效果并不优异。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：

A、将碳酸盐、纳米二氧化钒、溶剂和苯胺混匀，然后雾化加入pH为0～4的过硫酸铵和聚乙二醇的水溶液，反应后得到乳液；

B、将步骤A所得乳液和苯胺混匀，调节体系pH为0～2；

C、在步骤B所得溶液中插入饱和甘汞电极作参比电极、铂电极作对电极、泡沫镍作工作电极，进行恒流电化学反应，得到泡沫镍复合材料；

D、将步骤C所得泡沫镍复合材料浸在水中，然后加入水合肼，在80～95℃下反应，冷却至室温；

E、取出材料，浸泡、洗涤、干燥，即得掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料。

其中，上述掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法步骤A中，所述碳酸盐为碳酸铵或碳酸氢铵。

进一步的，上述掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法步骤A中，所述碳酸盐的粒径为0.01um～0.2um。

其中，上述掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法步骤A中，所述纳米二氧化钒粒径小于100nm，纯度大于99％。

其中，上述掺杂二氧化钒的多孔聚苯胺复合电极材料的制备方法步骤A中，碳酸铵与纳米二氧化钒质量比为1﹕1～3﹕1。