[发明专利]一种复合电极材料及制备方法和超级电容器

说明书

一种复合电极材料，属于电化学技术领域，复合电极材料是以氮化碳负载四氧化三钴为原料，以乙炔黑作导电剂，以聚偏氟乙烯作粘接剂制备而成，同时提供上述复合电极材料制备方法和氮化碳负载四氧化三钴制备方法；氮化碳负载四氧化三钴结合了四氧化三钴的价格低廉，无毒，理想比电容高等优点和石墨相氮化碳的结构稳定性高和氮含量高、电子传输优良等优点，用氮化碳负载四氧化三钴为原料制备的复合电极材料具有高比表面积、电化学性能好、稳定性高等优点，本发明还提供一种超级电容器，超级电容器的正级材料为复合电极材料，利用复合电极材料制作的复合电极材料的充放电能力和循环稳定性能力较强。

技术领域

本发明涉及一种复合电极材料及制备方法和超级电容器，属于电化学技术领域。

背景技术

随着经济的发展和科技进步，能源危机和环境污染日益严峻，寻找新的清洁能源和能源储存器件至关重要。超级电容器因其能快速充放电、循环寿命长、功率密度高等诸多优点，在信息处理终端，电动汽车等方面有广泛应用，成为当今备受关注的储能设备。电极材料是超级电容器的重要组成部分，也对其性能起决定性作用。因此，电极材料的开发是研究人员不断前进的方向。

超级电容器的电极材料种类繁多，常用材料有过渡金属氧化物/氢氧化物(如四氧化三钴、强氧化钴)、聚合物(如聚苯胺、聚吡咯及其衍生物)、碳材料(如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、活性炭)，但单一材料各有优缺点，很难使电化学性能有较大的改善，而二元或三元复合材料，可以综合各材料的性能，使超级电容器充放电能力及循环稳定性有所提高。

四氧化三钴有价格低廉，无毒，理想比电容高等优点，但受其导电率低限制，实际比电容远低于理想比电容值。为克服其缺点，需寻找一种导电率高的材料，制成复合材料电极。石墨相氮化碳具有两维类石墨烯结构，有良好的结构稳定性和特殊的电子结构。性能十分稳定，且轻的质量、良好的热/化学稳定性、无毒性以及无污染等特征。尤其是其氮含量远高于其他含氮化合物，是优异的电子供体，可改善电极材料中活性物质间的电子传输。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合电极材料及制备方法和超级电容器，这种复合电极材料结合了四氧化三钴和石墨相氮化碳的优点，具有高比表面积、电化学性能好、稳定性高等优点。

实现本发明目的的技术方案为，一种复合电极材料，复合电极材料是以氮化碳负载四氧化三钴为原料，以乙炔黑作导电剂，以聚偏氟乙烯作粘接剂制备而成。

对上述技术方案的进一步改进为：氮化碳负载四氧化三钴、乙炔黑、聚偏氟乙烯的质量比为7：2：1。

一种复合电极材料制备方法，该方法至少包括以下步骤：

(1)将泡沫镍裁依次放入盐酸、无水乙醇和去离子水中进行超声处理；

(2)将超声完的泡沫镍放入真空干燥箱中进行干燥处理；

(3)将氮化碳负载四氧化三钴，乙炔黑，聚偏氟乙烯按7：2：1的质量比混合均匀，形成混合物A；

(4)在混合物A中加入质量比为5：1的无水乙醇、浓度为5％的聚四氟乙烯，并且进行搅拌，形成混合物B；

(5)将搅拌后形成的混合物均匀涂覆在泡沫镍表面上，并且进行干燥处理得到复合电极材料。

且步骤(1)中超声处理的时间为20分钟。

且步骤(2)中干燥温度为70℃，干燥时间为12小时，步骤(5)中干燥温度为70℃，干燥时间为20小时。

一种氮化碳负载四氧化三钴制备方法，该方法至少包括以下步骤：

(1)将5份氮化碳分散于4份乙醇中，并且进行超声处理，形成溶液A；

(2)在溶液A中加入1份氯化钴和3份碳酸氢铵且进行搅拌形成溶液B；