一种制造海绵超级电容器复合电极的方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种制造海绵超级电容器复合电极的方法，包括：将碳纳米管和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中，获得碳纳米管分散液；将海绵浸入碳纳米管分散液中，然后取出并干燥，使碳纳米管覆盖于海绵上；将海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理；将硫酸钠和硫酸锰或者将醋酸锰溶于水中，获得电解液；将表面改性处理后的海绵浸入电解液中，用电化学沉积方法在海绵上的碳纳米管上沉积二氧化锰层；清洗并干燥该海绵，获得海绵超级电容器复合电极。本发明专利技术的实施例中的方法效率高，过程简单，根据该方法制造的海绵超级电容器复合电极的比电容高、机械性能良好、成本低，质量轻，适用于对电极形状有特殊要求的超级电容器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术实施例公开了，包括：将碳纳米管和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中，获得碳纳米管分散液；将海绵浸入碳纳米管分散液中，然后取出并干燥，使碳纳米管覆盖于海绵上；将海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理；将硫酸钠和硫酸锰或者将醋酸锰溶于水中，获得电解液；将表面改性处理后的海绵浸入电解液中，用电化学沉积方法在海绵上的碳纳米管上沉积二氧化锰层；清洗并干燥该海绵，获得海绵超级电容器复合电极。本专利技术的实施例中的方法效率高，过程简单，根据该方法制造的海绵超级电容器复合电极的比电容高、机械性能良好、成本低，质量轻，适用于对电极形状有特殊要求的超级电容器。【专利说明】
本专利技术涉及电极材料
，尤其是涉及。
技术介绍
随着人们对能源问题的日益关注，超级电容器作为一种能量密度高，循环寿命长和安全性能高的新型储能装置受到各国的重视。超级电容器又称电化学电容器，其电极材料是最为关键部分，也是决定其性能的主要因素，因此开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究的核心问题。超级电容器跟据其工作机理的不同可以分为两种，一种是双电层电容器，一种是法拉第准电容。双电层电容器能够提供很高的功率密度和优良的循环寿命，但由于其工作机理的影响，双电层电容器的能量密度受到了限制，基于双电层电容器的电极材料主要有活性炭、碳纳米管、石墨烯等等；法拉第准电容又称为赝电容，它是的工作机理是活性物质表面快速的氧化还原反应，这种电容器有着很高的能量密度，但是其循环寿命受到了很大的影响，基于法拉第电容器准电容的电极材料主要有导电聚合物和金属氧化物。为了获得性能良好的超级电容器，将两种工作机理不同材料用不同的方法进行物理或化学的复合，能够让它们各自发挥自己的优点。为了得到高比容、高电导率、稳定性好的超级电容电容器电极，可使用复合电极材料。由于传统的复合电极通常采用单一的化学方法，其所形成的薄膜稳定性不好，此外超级电容器的制作都需要集电极，这样不仅增加了电容器的重量，还对电容器的形状有着严格的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种效率高、过程简单的制造海绵超级电容器复合电极的方法。本专利技术公开的技术方案包括: 提供了，其特征在于，包括:将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中，获得碳纳米管或者石墨烯分散液；将海绵浸入所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，然后取出并干燥，使碳纳米管或者石墨烯覆盖于所述海绵上；将覆盖有碳纳米管或者石墨烯的所述海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理；将硫酸钠和硫酸锰或者将醋酸锰溶于水中，获得电解液；将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中，用电化学沉积方法在所述海绵上的所述碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层；清洗并干燥沉积了二氧化锰层的所述海绵，获得海绵超级电容器复合电极。本专利技术的一个实施例中，所述将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液分散于溶剂中的步骤包括:将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液加入所述溶剂中；对加入了所述碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液的所述溶剂进行超声处理。本专利技术的一个实施例中，所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，所述碳纳米管或者石墨烯的浓度为I晕克/晕升至2晕克/晕升。本专利技术的一个实施例中，所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，所述全氟聚苯乙烯磺酸溶液与所述溶剂的体积比为0.1:1至0.2:1。本专利技术的一个实施例中，所述将覆盖有碳纳米管或者石墨烯的所述海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理的步骤包括:将所述海绵浸入所述硝酸溶液中浸泡4至5小时。本专利技术的一个实施例中，所述硝酸溶液的浓度为4摩尔/升至5摩尔/升。本专利技术的一个实施例中，所述电解液中，所述硫酸钠的浓度为0.1摩尔/升至0.2摩尔/升，所述硫酸锰的浓度为0.01摩尔/升至0.02摩尔/升。本专利技术的一个实施例中，所述将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中用电化学沉积方法在所述海绵上的所述碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层的步骤包括:将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中，用所述海绵作为工作电极，钼作为对电极，银/氯化银作为参比电极，用恒电流法进行聚合。本专利技术的一个实施例中，在所述恒电流法中，聚合电流为300uA/cm2至600 uA/cm2，聚合时间是为10分钟至60分钟。本专利技术的一个实施例中，所述溶剂是水。本专利技术的实施例中的制造海绵超级电容器复合电极的方法，效率高，过程简单，根据该方法制造的海绵超级电容器复合电极的比电容高、机械性能良好、成本低，质量轻，适用于对电极形状有特殊要求的超级电容器。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术一个实施例的制造海绵超级电容器复合电极的方法的流程示意图。【具体实施方式】下面将结合附图详细说明本专利技术的实施例的制造海绵超级电容器复合电极的方法的具体步骤。如图1所示，本专利技术的一个实施例中，包括步骤10、步骤12、步骤14、步骤16和步骤18。步骤10:制备碳纳米管或者石墨烯分散液。本专利技术的一个实施例中，在步骤10，可以将碳纳米管或者石墨烯分散于溶剂中，获得碳纳米管或者石墨烯分散液。例如，一个实施例中，可以将碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液(Nafion溶液)加入该溶剂中，然后对加入了碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液的溶剂进行超声处理，使碳纳米管或者石墨烯在溶剂中充分分散，从而获得碳纳米管或者石墨烯分散液。一个实施例中，这里的超声处理例如可以包括首先对加入了碳纳米管或者石墨烯和全氟聚苯乙烯磺酸溶液的溶剂用水浴超声机进行超声处理10至15分钟，然后用探头超声仪进行超声处理10至15分钟。本专利技术的一个实施例中，该碳纳米管或者石墨烯分散液中，碳纳米管或者石墨烯的浓度可以为I晕克/晕升至2晕克/晕升。本专利技术的一个实施例中，该碳纳米管或者石墨烯分散液中，全氟聚苯乙烯磺酸溶液与溶剂的体积比可以为0.1:1至0.2:1。本专利技术的实施例中，该溶剂可以是水。步骤12:将碳纳米管或者石墨烯覆盖于海绵上。本专利技术的实施例中，在获得了碳纳米管或者石墨烯分散液之后，可以将海绵裁剪成适合的尺寸，然后将裁剪好的海绵浸入碳纳米管或者石墨烯分散液中一定时间，然后取出并干燥，使碳纳米管或者石墨烯分散液中的碳纳米管或者石墨烯覆盖于该海绵上。本专利技术的实施例中，将海绵浸入碳纳米管或者石墨烯分散液中一定时间之后取出并干燥的步骤可以反复执行多次，例如，一个实施例中，可以执行3至5次。经过步骤12的处理，碳纳米管或者石墨烯分散液中的碳纳米管或者石墨烯覆盖到该海绵上。步骤14:将海绵置于硝酸溶液中进行表面改性处理。步骤12中获得了覆盖了碳纳米管或者石墨烯的海绵之后，在步骤14中，可以将覆盖了碳纳米管或者石墨烯的海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理。例如，一个实施例中，可以将覆盖了碳纳米管或者石墨烯的海绵浸入硝酸溶液中浸泡4至5小时，然后在空气中进行干燥处理。一个实施例中，这里的硝酸溶液的浓度可以为4摩尔/升至5摩尔/升。步骤16:用电化学沉积方法在海绵上的碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层。本步骤中，可以将硫酸钠和硫酸锰溶于水中、或者将醋酸锰溶于水中，以获得电解液，然后将进行表面改性处理后的海绵浸入该电解液中，以其作为工作电极，用电化学沉积方法在该海绵上的碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造海绵超级电容器复合电极的方法，其特征在于，包括：将碳纳米管或者石墨烯分散于溶剂中，获得碳纳米管或者石墨烯分散液；将海绵浸入所述碳纳米管或者石墨烯分散液中，然后取出并干燥，使碳纳米管或者石墨烯覆盖于所述海绵上；将覆盖有碳纳米管或者石墨烯的所述海绵浸入硝酸溶液中进行表面改性处理；将硫酸钠和硫酸锰或者将醋酸锰溶于水中，获得电解液；将进行表面改性处理后的所述海绵浸入所述电解液中，用电化学沉积方法在所述海绵上的所述碳纳米管或者石墨烯上沉积二氧化锰层；清洗并干燥沉积了二氧化锰层的所述海绵，获得海绵超级电容器复合电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，袁文涛，杨文耀，杨亚杰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51