[0025] 为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0026] 本发明下述实施例中所使用的多孔聚吡咯管为事先制备,制备方法参考中国发明专利201510225505.2;其他原料来自于上海泉昕进出口贸易有限公司。
[0027] 实施例1
[0028] 一种超级电容器电极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0029] 1)多孔聚吡咯管表面修饰:将多孔聚吡咯管30g分散于二氯甲烷100g中,然后再加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钠2g,在40℃下搅拌反应4小时,然后过滤,并用水洗3遍,再用乙醇洗3遍,后置于真空干燥箱中70℃下烘12小时,得到表面修饰的多孔聚吡咯管;
[0030] 2)表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料的制备:将经过步骤1) 制备得到的表面修饰的多孔聚吡咯管30g分散于异丙醇100g中,再 向其中加入氨基改性富勒烯20g和双肼酞嗪5g,在75℃下搅拌反应6小时,后旋蒸除去异丙醇,并用乙醚洗3遍,后置于真空干燥箱中70℃下烘12小时,得到表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料;
[0031] 3)氟掺杂V-Bi-Al-O-Si的制备:将四氯化钒4g,硝酸铋10g,氯化铝2g,六氟硅酸锌0.5g溶于水80g中形成溶液,再向溶液中加入柠檬酸10g,搅拌10 分钟,得到混合溶液,然后对混合溶液进行喷雾干燥,最终得到分子水平上混合均匀的前驱体颗粒;将前驱体于室温下以5℃/min升温到800℃,再在该温度下保温20h后自然冷却;待冷却至室温,将产物研磨,过150目筛得到氟掺杂 V-Bi-Al-O-Si;
[0032] 4)电极材料的制备:将步骤3)中制备得到的氟掺杂V-Bi-Al-O-Si 10g与步骤2)中制备得到的表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料20g混合均匀,在氮气氛围保护下,于950℃下碳化7小时得到电极材料。
[0033] 一种超级电容器电极材料,采用所述超级电容器电极材料的制备方法制备得到。
[0034] 一种超级电容器,采用所述超级电容器电极材料作为电极材料。
[0035] 实施例2
[0036] 一种超级电容器电极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0037] 1)多孔聚吡咯管表面修饰:将多孔聚吡咯管35g分散于乙腈115g中,然后再加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钾2.5g,在45℃下搅拌反应4.5小时,然后过滤,并用水洗4遍,再用乙醇洗4遍,后置于真空干燥箱中73℃下烘13小时,得到表面修饰的多孔聚吡咯管;
[0038] 2)表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料的制备:将经过步骤1) 制备得到的表面修饰的多孔聚吡咯管35g分散于异丙醇120g中,再 向其中加入氨基改性富勒烯20g和双肼酞嗪5g,在79℃下搅拌反应7小时,后旋蒸除去异丙醇,并用乙醚洗4遍,后置于真空干燥箱中73℃下烘13小时,得到表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料;
[0039] 3)氟掺杂V-Bi-Al-O-Si的制备:将四氯化钒4.5g,硝酸铋10g,氯化铝2.5g,六氟硅酸锌0.5g溶于水95g中形成溶液,再向溶液中加入柠檬酸10g,搅拌15 分钟,得到混合溶液,然后对混合溶液进行喷雾干燥,最终得到分子水平上混合均匀的前驱体颗粒;将前驱体于室温下以7℃/min升温到850℃,再在该温度下保温22h后自然冷却;待冷却至室温,将产物研磨,过200目筛得到氟掺杂 V-Bi-Al-O-Si;
[0040] 4)电极材料的制备:将步骤3)中制备得到的氟掺杂V-Bi-Al-O-Si 10g与步骤2)中制备得到的表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料24g混合均匀,在氮气氛围保护下,于1000℃下碳化8.5小时得到电极材料。
[0041] 一种超级电容器电极材料,采用所述超级电容器电极材料的制备方法制备得到。
[0042] 一种超级电容器,采用所述超级电容器电极材料作为电极材料。
[0043] 实施例3
[0044] 一种超级电容器电极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0045] 1)多孔聚吡咯管表面修饰:将多孔聚吡咯管40g分散于丙酮132g中,然后再加入环氧氯丙烷10g和碳酸钠3g,在50℃下搅拌反应5小时,然后过滤,并用水洗5遍,再用乙醇洗4遍,后置于真空干燥箱中76℃下烘13.5小时,得到表面修饰的多孔聚吡咯管;
[0046] 2)表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料的制备:将经过步骤1) 制备得到的表面修饰的多孔聚吡咯管42g分散于异丙醇140g中,再 向其中加入氨基改性富勒烯20g和双肼酞嗪5g,在80℃下搅拌反应7.2小时,后旋蒸除去异丙醇,并用乙醚洗4遍,后置于真空干燥箱中76℃下烘13.5小时,得到表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料;
[0047] 3)氟掺杂V-Bi-Al-O-Si的制备:将四氯化钒5g,硝酸铋10g,氯化铝3.2g,六氟硅酸锌0.5g溶于水105g中形成溶液,再向溶液中加入柠檬酸10g,搅拌16 分钟,得到混合溶液,然后对混合溶液进行喷雾干燥,最终得到分子水平上混合均匀的前驱体颗粒;将前驱体于室温下以8℃/min升温到860℃,再在该温度下保温23h后自然冷却;待冷却至室温,将产物研磨,过220目筛得到氟掺杂 V-Bi-Al-O-Si;
[0048] 4)电极材料的制备:将步骤3)中制备得到的氟掺杂V-Bi-Al-O-Si 10g与步骤2)中制备得到的表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料27g混合均匀,在氮气氛围保护下,于1030℃下碳化8.5小时得到电极材料。
[0049] 一种超级电容器电极材料,采用所述超级电容器电极材料的制备方法制备得到。
[0050] 一种超级电容器,采用所述超级电容器电极材料作为电极材料。
[0051] 实施例4
[0052] 一种超级电容器电极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0053] 1)多孔聚吡咯管表面修饰:将多孔聚吡咯管48g分散于有机溶剂145g中,然后再加入环氧氯丙烷10g和碱性催化剂3.8g,在58℃下搅拌反应5.8小时,然后过滤,并用水洗5遍,再用乙醇洗5遍,后置于真空干燥箱中80℃下烘14.5 小时,得到表面修饰的多孔聚吡咯管;所述有机溶剂是二氯甲烷、乙腈、丙酮按质量比2:1:3混合而成的混合物;所述碱性催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾按质量比1:1:2:3混合而成的混合物;
[0054] 2)表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料的制备:将经过步骤1) 制备得到的表面修饰的多孔聚吡咯管48g分散于异丙醇148g中,再 向其中加入氨基改性富勒烯20g和双肼酞嗪5g,在84℃下搅拌反应7.8小时,后旋蒸除去异丙醇,并用乙醚洗5遍,后置于真空干燥箱中79℃下烘15小时,得到表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料;
[0055] 3)氟掺杂V-Bi-Al-O-Si的制备:将四氯化钒5.8g,硝酸铋10g,氯化铝4g,六氟硅酸锌0.5g溶于水115g中形成溶液,再向溶液中加入柠檬酸10g,搅拌17 分钟,得到混合溶液,然后对混合溶液进行喷雾干燥,最终得到分子水平上混合均匀的前驱体颗粒;将前驱体于室温下以8℃/min升温到880℃,再在该温度下保温24h后自然冷却;待冷却至室温,将产物研磨,过250目筛得到氟掺杂V-Bi-Al-O-Si;
[0056] 4)电极材料的制备:将步骤3)中制备得到的氟掺杂V-Bi-Al-O-Si 10g与步骤2)中制备得到的表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料28g混合均匀,在氮气氛围保护下,于1080℃下碳化9.5小时得到电极材料。
[0057] 一种超级电容器电极材料,采用所述超级电容器电极材料的制备方法制备得到。
[0058] 一种超级电容器,采用所述超级电容器电极材料作为电极材料。
[0059] 实施例5
[0060] 一种超级电容器电极材料的制备方法,包括如下步骤:
[0061] 1)多孔聚吡咯管表面修饰:将多孔聚吡咯管50g分散于二氯甲烷150g中,然后再加入环氧氯丙烷10g和碳酸钠4g,在60℃下搅拌反应6小时,然后过滤,并用水洗5遍,再用乙醇洗5遍,后置于真空干燥箱中80℃下烘15小时,得到表面修饰的多孔聚吡咯管;
[0062] 2)表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料的制备:将经过步骤1) 制备得到的表面修饰的多孔聚吡咯管50g分散于异丙醇150g中,再 向其中加入氨基改性富勒烯20g和双肼酞嗪5g,在85℃下搅拌反应8小时,后旋蒸除去异丙醇,并用乙醚洗5遍,后置于真空干燥箱中80℃下烘15小时,得到表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料;
[0063] 3)氟掺杂V-Bi-Al-O-Si的制备:将四氯化钒6g,硝酸铋10g,氯化铝4g,六氟硅酸锌0.5g溶于水120g中形成溶液,再向溶液中加入柠檬酸10g,搅拌20 分钟,得到混合溶液,然后对混合溶液进行喷雾干燥,最终得到分子水平上混合均匀的前驱体颗粒;将前驱体于室温下以10℃/min升温到900℃,再在该温度下保温25h后自然冷却;待冷却至室温,将产物研磨,过300目筛得到氟掺杂V-Bi-Al-O-Si;
[0064] 4)电极材料的制备:将步骤3)中制备得到的氟掺杂V-Bi-Al-O-Si 10g与步骤2)中制备得到的表面改性多孔聚吡咯管/氨基改性富勒烯复合材料30g混合均匀,在氮气氛围保护下,于1100℃下碳化10小时得到电极材料。
[0065] 一种超级电容器电极材料,采用所述超级电容器电极材料的制备方法制备得到。
[0066] 一种超级电容器,采用所述超级电容器电极材料作为电极材料。
[0067] 对比例
[0068] 本例提供一种超级电容器电极材料,制备方法及配方同中国发明专利CN 102360960B实施例1。
[0069] 对上述实施例1-5超级电容器电极的制备:分别称取电极材料20g、乙炔黑6g、PTFE乳液4g、乙醇20g,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm泡沫镍上,在 10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在100℃下烘干,得到电极,再以该电极为工作电极,铝箔为集电集,聚四氟乙烯为隔膜,浓度为1.0mol/L的三乙基甲基铵四氟硼酸盐的乙腈溶液作电解液。在1.2-2.5V的范围内,在恒流(5mA)下进行循环测试,在室温下通过充放电曲线确定它的容量和内阻,并计算进行150次循环后的容量与首次循环的容量比率,测试结果见表1。
[0070] 表1
[0071]项目 容量(F) 内阻(mΩ) 循环容量保持率(%)
实施例1 1.95 1.2 99.4
实施例2 1.98 1.0 99.5
实施例3 2.03 0.7 99.7
实施例4 2.08 0.5 99.9
实施例5 2.14 0.4 100
对比例 1.64 1.5 98.2
[0072] 从上表可以看出,本发明公开的超级电容器电极材料相对现有技术中的电极材料,制备得到的超级电容器容量更高,内阻更低,循环性能更优良。
[0073] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。