一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料制造技术

本发明专利技术公开了一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：活性炭5‑6、浓度为2wt%的硝酸铜溶液30‑35、吡咯80‑85、壳聚糖10‑12、浓度为2wt%的乙酸溶液100‑110、十二烷基苯磺酸钠2‑3、氯化铁3‑4、1mol/L的盐酸适量、1mol/L的氢氧化钠适量、去离子水适量、乙炔黑2‑3、硝酸镍2‑3、碳酸氢铵3‑3.5、无水乙醇适量。本发明专利技术制成的电极材料电导性好，电化学稳定，比表面积大，用此制成的超级电容器具有良好的充放电性能，循环性能优异，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超级电容器
，尤其涉及一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料。
技术介绍
超级电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，兼具两者的优点，具有功率密度高、能量密度高、充电时间短、使用寿命长和对环境无污染等优点。作为一种绿色环保、性能优异的新型储能器件，超级电容器在国防、军工、电动汽车、电脑、移动通信等众多领域有着广泛应用。导电聚合物因其成本低而备受关注，具有较大比表面积的导电聚合物被认为是超级电容器的理想电极材料，适用于此类电容器的导电聚合物有:聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩及其衍生物。在众多导电聚合物中，聚吡咯因其高的电导率、有趣的氧化还原性能、环境稳定性以及可通过化学或电化学方法易于制备等优点成为近年来的研究热点。《片状聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能》一文中通过原位聚合在低温条件下制备具有片状微结构的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，通过电化学分析，与纯聚吡咯及氧化石墨烯相比，复合材料显示出优越的电容特性。但是本文确是以PTFE为黏结剂制备片状电极材料，虽然增加了电极材料的机械强度，但是由于黏结剂的添加使电极的电阻增大，电导率降低，电极成分复杂，不利于电极材料的稳定性，这就需要对电极材料的成型方法以及如何提高了电极材料的增和性能进行进一步研究。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：活性炭5-6、浓度为2wt%的硝酸铜溶液30-35、吡咯80-85、壳聚糖10-12、浓度为2wt%的乙酸溶液100-110、十二烷基苯磺酸钠2-3、氯化铁3-4、1mol/L的盐酸适量、1mol/L的氢氧化钠适量、去离子水适量、乙炔黑2-3、硝酸镍2-3、碳酸氢铵3-3.5、无水乙醇适量。根据权利要求书1所述一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，由下列具体方法制备而成：（1）将活性炭置于浓度为2wt%的硝酸铜溶液中，磁力搅拌器搅拌24小时后过滤，烘干，然后在炭化炉中氮气保护下以10-15℃/min的升温速率升温至200℃，恒温100-120分钟后出料，粉碎后得到改性活性炭待用；（2）将壳聚糖均匀的搅拌分散到浓度为2wt%的乙酸溶液中，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应40-60分钟后加入1mol/L的盐酸调节溶液pH为4，将氯化铁溶于50-60倍量的去离子水中，搅拌均匀后加入吡咯、步骤（1）得到的改性活性炭，室温下搅拌反应60-90分钟后静置，加入1mol/L的氢氧化钠调节溶液为中性，最后真空抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤2-3次后置于真空干燥箱中干燥，得到壳聚糖聚吡咯炭复合材料；（3）将碳酸氢铵溶于等量的无水乙醇中形成溶液待用；将硝酸镍与乙炔黑混合，加入等量的无水乙醇，混合均匀后加入上述碳酸氢铵溶液，搅拌反应120-150分钟，反应产物经离心分离、洗涤、干燥得到混合物，将混合物放入马弗炉中以300-400℃下煅烧2.5-3小时，冷却后取出，过300目筛，得到氧化镍乙炔黑复合物；（4）将步骤（2）步骤（3）得到的产物放入研钵中，研磨至物料混合均匀，然后倒入模具中，加热至150-160℃，将模具放置在电动压片机上，在10MPa的压力下热压20-30分钟，待磨具冷却到常温后进行脱模，最后用砂纸将得到的电极材料表面打磨光滑即可。本专利技术的优点是：本专利技术首先利用硝酸铜对活性炭进行浸渍改性，提高了活性炭的中孔率，表面负载少量的氧化铜，在电容器充放电过程中产生赝电容效应，增强了电容器的比电容，同时可以提高电解液的浸润性；然后通过一定的工艺将改性后活性炭与壳聚糖、吡咯等聚合成复合材料，最后通过热压成型制成复合电极材料，制成的电极材料不添加粘结剂，阻抗小，电极溶胀性以及亲水性佳，比表面积大，电化学性能优异。本专利技术利用乙炔黑、碳酸氢铵、硝酸镍发生沉淀反应生成乙炔黑与氧化镍的复合物，合成与煅烧的过程中形成多孔的结构，而且由于乙炔黑的加入，增强了复合材料的导电性，从而能够增强电极材料的电化学性能；本专利技术制成的电极材料电导性好，电化学稳定，比表面积大，用此制成的超级电容器具有良好的充放电性能，循环性能优异，使用寿命长。具体实施方式一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：活性炭5、浓度为2wt%的硝酸铜溶液30、吡咯80、壳聚糖10、浓度为2wt%的乙酸溶液100、十二烷基苯磺酸钠2、氯化铁3、1mol/L的盐酸适量、1mol/L的氢氧化钠适量、去离子水适量、乙炔黑2、硝酸镍2、碳酸氢铵3、无水乙醇适量。根据权利要求书1所述一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，由下列具体方法制备而成：（1）将活性炭置于浓度为2wt%的硝酸铜溶液中，磁力搅拌器搅拌24小时后过滤，烘干，然后在炭化炉中氮气保护下以10℃/min的升温速率升温至200℃，恒温100分钟后出料，粉碎后得到改性活性炭待用；（2）将壳聚糖均匀的搅拌分散到浓度为2wt%的乙酸溶液中，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应40分钟后加入1mol/L的盐酸调节溶液pH为4，将氯化铁溶于50倍量的去离子水中，搅拌均匀后加入吡咯、步骤（1）得到的改性活性炭，室温下搅拌反应60分钟后静置，加入1mol/L的氢氧化钠调节溶液为中性，最后真空抽滤，将得到的滤饼用去离子水洗涤2次后置于真空干燥箱中干燥，得到壳聚糖聚吡咯炭复合材料；（3）将碳酸氢铵溶于等量的无水乙醇中形成溶液待用；将硝酸镍与乙炔黑混合，加入等量的无水乙醇，混合均匀后加入上述碳酸氢铵溶液，搅拌反应120分钟，反应产物经离心分离、洗涤、干燥得到混合物，将混合物放入马弗炉中以300℃下煅烧2.5小时，冷却后取出，过300目筛，得到氧化镍乙炔黑复合物；（4）将步骤（2）步骤（3）得到的产物放入研钵中，研磨至物料混合均匀，然后倒入模具中，加热至150℃，将模具放置在电动压片机上，在10MPa的压力下热压20分钟，待磨具冷却到常温后进行脱模，最后用砂纸将得到的电极材料表面打磨光滑即可。对本实施例电极材料制成的超级电容器进行循环伏安曲线测试，结果显示放电比电容为376F/g，在400次循环充放电测试后比电容仍能保持大于90%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：活性炭5‑6、浓度为2wt%的硝酸铜溶液30‑35、吡咯80‑85、壳聚糖10‑12、浓度为2wt%的乙酸溶液100‑110、十二烷基苯磺酸钠2‑3、氯化铁3‑4、1mol/L的盐酸适量、1mol/L的氢氧化钠适量、去离子水适量、乙炔黑2‑3、硝酸镍2‑3、碳酸氢铵3‑3.5、无水乙醇适量。

【技术特征摘要】
1.一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：活性炭5-6、浓度为2wt%的硝酸铜溶液30-35、吡咯80-85、壳聚糖10-12、浓度为2wt%的乙酸溶液100-110、十二烷基苯磺酸钠2-3、氯化铁3-4、1mol/L的盐酸适量、1mol/L的氢氧化钠适量、去离子水适量、乙炔黑2-3、硝酸镍2-3、碳酸氢铵3-3.5、无水乙醇适量。2.根据权利要求书1所述一种氧化镍乙炔黑增强电导性的聚吡咯炭复合电极材料，其特征在于，由下列具体方法制备而成：（1）将活性炭置于浓度为2wt%的硝酸铜溶液中，磁力搅拌器搅拌24小时后过滤，烘干，然后在炭化炉中氮气保护下以10-15℃/min的升温速率升温至200℃，恒温100-120分钟后出料，粉碎后得到改性活性炭待用；（2）将壳聚糖均匀的搅拌分散到浓度为2wt%的乙酸溶液中，加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌反应40-60分钟后加入1mol/L的盐酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：万广文，
申请(专利权)人：铜陵市启动电子制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34