[发明专利]一种超级电容器

摘要

本发明属于超级电容器技术领域，尤其涉及一种超级电容器，包括电极片、隔离膜、极柱和外壳，电极片包括集流体和设置于集流体上的涂层，涂层包括活性物质、导电剂和粘接剂，活性物质、导电剂和粘接剂的质量比为（70~95）（2~20）（3~10）；活性物质包括碳材料、导电聚合物和石墨型氮化碳，碳材料、导电聚合物和石墨型氮化碳的质量比为（60~90）（5~30）（5~10）；碳材料为氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯，并且石墨烯的表面沉积有二氧化锰纳米粒子；导电聚合物为聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的至少一种。相对于现有技术，本发明具有良好的可逆性和电化学稳定性。

主权项

一种超级电容器，其特征在于，包括电极片、隔离膜、极柱和外壳，其特征在于：所述电极片包括集流体和设置于所述集流体上的涂层，所述涂层包括活性物质、导电剂和粘接剂，所述活性物质、所述导电剂和所述粘接剂的质量比为(70～95)：(2～20)：(3～10)；所述活性物质包括碳材料、导电聚合物和石墨型氮化碳，所述碳材料、所述导电聚合物和所述石墨型氮化碳的质量比为(60～90)：(5～30)：(5～10)；所述碳材料为氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯，并且石墨烯的表面沉积有二氧化锰纳米粒子；所述导电聚合物为聚苯胺、聚噻吩和聚吡咯中的至少一种；所述氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯的制备方法包括如下步骤：第一步，经聚3‑己基噻吩功能化的氧化石墨烯的制备：将30mL SOCl2加入到含有50mg‑150mg氧化石墨烯的DMF溶液中，在氮气保护氛围下升温至70℃‑90℃，反应10h‑30h，最后将过量的DMF减压蒸除，40℃‑70℃下真空干燥，得到酰氯化的氧化石墨烯；然后将5mg‑15mg的酰氯化的氧化石墨烯酰氯化的氧化石墨烯分散到50mL的DMF中，在氮气保护下充分搅拌均匀，然后再加入5mg‑15mg的3‑噻吩甲酸，搅拌20min‑1h后加入1mL‑3mL的三乙胺，升温至110℃‑130℃，保温反应10h‑30h，然后离心除去多余的3‑噻吩甲酸，得到乙酰化产物，再将乙酰化产物转移至三口烧瓶中，加入20mL‑60mL的无水氯仿，超声40min‑80min，再加入8mL‑15mL的浓度为15mg/mL‑30mg/mL的3‑己基噻吩的氯仿溶液，充分搅拌10h‑30h，然后加入0.5g‑1g的无水三氯化铁，常温下反应10h‑24h，反应结束后，将溶液倒入甲醇中沉淀出产物，并用索式抽取法提纯，最后真空干燥3h‑10h，得到经聚3‑己基噻吩功能化的氧化石墨烯；第二步，氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯的制备：将尿素和经聚3‑己基噻吩功能化的氧化石墨烯加入烧杯中，加入50mL‑70mL蒸馏水，超声搅拌均匀，然后在30℃‑50℃下烘干，将其转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，130℃下反应1h‑5h后自然冷却，然后对固体产物进行洗涤，得到氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯；第三步，石墨烯上二氧化锰纳米粒子的沉积：将氮掺杂的且经聚3‑己基噻吩功能化的石墨烯、MnCl2·4H2O与异丙醇混合配成混合溶液，在搅拌下升温至60℃‑85℃，得到混合溶液，将KMnO4溶液加入混合溶液，反应1h‑3h，然后将反应得到的黑色沉淀离心、洗涤、干燥、研磨即可。