一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法，该工艺通过将天然鳞片石墨经过低温、中温和高温三步氧化处理制成氧化石墨烯，再通过沉淀法将锰钴成分与氧化石墨烯反应制成锰钴复合石墨烯材料，最后通过加压压片技术将活性材料涂布在镍基底电极上，制成超级电容器用锰钴镍基电极。制备而成的超级电容器用锰钴镍基电极,其性能稳定、导电性良好、电容扩充能力强，另外该制备工艺环保低耗，安全易行，具有较好的工业化应用前景。同时还公开了由该制备工艺制得的超级电容器用锰钴镍基电极在真空开关、智能器、静态存储器、程控交换机等精密仪器后备电源中应用。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法
本专利技术涉及材料领域，特别涉及到一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法。
技术介绍
超级电容器作为重要的备用电源，可以防止电力中断同时补充能量储存与传统的静电容器相比，超级电容器在原理上并无太大区别。同样都满足电容大小与正对面积成正比，与两极板间的距离成反比的规律。但是超级电容器之所以“超级”是因为商业中以多孔活性炭为电极材料，其表面积迅速增大，且两极板间的距离仅为相关离子半径，一般介于2-10埃。这两个绝对的优势使得超级电容器的存储能力远优于传统的静电容器。当然，超级电容器也面临着一些问题，主要表现在：（1）能量密度偏低，无法实现设备的长时间运转；（2）自放电现象严重；（3）超电单体的工作电压较低。作为超级电容器的电极材料，锰、钴、镍由于较高的理论比电容、独一无二的晶体结构以及优秀的电导率等优点越来越吸引研究者的注意力。所以本专利技术致力于研究锰钴镍基电极，期望利用这些材料优异的电化学性能来克服超级电容器普遍存在的缺陷和不足，使之成为名副其实的超级电容器。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法，通过将天然鳞片石墨经过低温、中温和高温三步氧化处理制成氧化石墨烯，再通过沉淀法将锰钴成分与氧化石墨烯反应制成锰钴复合石墨烯材料，最后通过加压压片技术将活性材料涂布在镍基底电极上，制成超级电容器用锰钴镍基电极。制备而成的超级电容器用锰钴镍基电极,其性能稳定、导电性良好、电容扩充能力强，另外该制备工艺环保低耗，安全易行，具有较好的工业化应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法，包括以下步骤：（1）将1L浓硫酸冰浴1-2h,依次向浓硫酸中加入7-9g硝酸钠和10-12g天然鳞片石墨，搅拌均匀后缓慢加入48g，全部加入以后持续搅拌2-4h，搅拌速度为50转/分钟；（2）将步骤（1）中的混合悬浮液放到37℃的油浴锅中加热保温，持续搅拌10-12h，搅拌速度为50转/分钟；（3）向步骤（2）中的保温悬浮物中加入1L的去离子水，加热至95-98℃，搅拌15-30分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后依次加入500ml去离子水和200g30%的双氧水，自然冷却；（4）将步骤（3）的混合物离心沉淀，取固体沉淀物，放于75℃烘箱内烘干4-5h，得到氧化石墨烯；（5）将3-5份二氧化锰，1-2份锰酸钾，1-3份氯化钴，2-4份硝酸钴，5-10份氧化石墨烯溶于8-10份1.2mM氢氧化钠水溶液中，搅拌1-2h，静置12h，抽虑收集固体产物;（6）将步骤（5）收集到的固体产物用3%的氯化钠洗涤3遍，然后放置于75℃烘箱内烘干2-3h，得到锰钴复合石墨烯材料；（7）称取步骤（6）的锰钴复合石墨烯材料5-10份，导电剂1-2份，粘结剂1-2份，将粘结剂加入研钵中，缓慢滴入2ml去离子水，研磨均匀后，加入导电剂，研磨10-20min,然后将锰钴复合石墨烯材料加入，继续研磨至浆状；（8）将步骤（7）的浆状材料用不锈钢刮铲涂布在镍基底电极上，然后用锡纸包裹电极，放于压片机上压制，压强为15MPa，持续时间为2min，然后将压制好的电极放入75℃烘箱内烘干12h,取出自然冷却，即为电极成品。优选地，所述步骤（1）中高锰酸钾加入的速度按照每5min加入4g。优选地，所述步骤（5）中抽虑压强为20MPa。优选地，所述步骤（7）中导电剂为乙炔黑。优选地，所述步骤（7）中导电剂为乙炔黑。本专利技术还提供了由上述制备工艺得到的超级电容器用锰钴镍基电极在真空开关、智能器、静态存储器、程控交换机等精密仪器后备电源中应用。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法通过将天然鳞片石墨经过低温、中温和高温三步氧化处理制成氧化石墨烯，再通过沉淀法将锰钴成分与氧化石墨烯反应制成锰钴复合石墨烯材料，最后通过加压压片技术将活性材料涂布在镍基底电极上，制成超级电容器用锰钴镍基电极。制备而成的超级电容器用锰钴镍基电极,其性能稳定、导电性良好、电容扩充能力强，另外该制备工艺环保低耗，安全易行，具有较好的工业化应用前景。（2）本专利技术的超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法工艺简单,操作方便，原料易得，环保低耗，适于大规工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）将1L浓硫酸冰浴1h,依次向浓硫酸中加入7g硝酸钠和10g天然鳞片石墨，搅拌均匀后缓慢加入48g，高锰酸钾加入的速度按照每5min加入4g，全部加入以后持续搅拌2h，搅拌速度为50转/分钟；（2）将步骤（1）中的混合悬浮液放到37℃的油浴锅中加热保温，持续搅拌10h，搅拌速度为50转/分钟；（3）向步骤（2）中的保温悬浮物中加入1L的去离子水，加热至95℃，搅拌15分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后依次加入500ml去离子水和200g30%的双氧水，自然冷却；（4）将步骤（3）的混合物离心沉淀，取固体沉淀物，放于75℃烘箱内烘干4h，得到氧化石墨烯；（5）将3份二氧化锰，1份锰酸钾，1份氯化钴，2份硝酸钴，5份氧化石墨烯溶于8份1.2mM氢氧化钠水溶液中，搅拌1h，静置12h，抽虑收集固体产物，抽虑压强为20MPa;（6）将步骤（5）收集到的固体产物用3%的氯化钠洗涤3遍，然后放置于75℃烘箱内烘干2h，得到锰钴复合石墨烯材料；（7）称取步骤（6）的锰钴复合石墨烯材料5份，乙炔黑1份，四氟乙烯乳液1份，将四氟乙烯乳液加入研钵中，缓慢滴入2ml去离子水，研磨均匀后，加入乙炔黑，研磨10min,然后将锰钴复合石墨烯材料加入，继续研磨至浆状；（8）将步骤（7）的浆状材料用不锈钢刮铲涂布在镍基底电极上，然后用锡纸包裹电极，放于压片机上压制，压强为15MPa，持续时间为2min，然后将压制好的电极放入75℃烘箱内烘干12h,取出自然冷却，即为电极成品。制得的超级电容器用锰钴镍基电极的性能测试结果如表1所示。实施例2（1）将1L浓硫酸冰浴1.4h,依次向浓硫酸中加入7.5g硝酸钠和10.5g天然鳞片石墨，搅拌均匀后缓慢加入48g，高锰酸钾加入的速度按照每5min加入4g，全部加入以后持续搅拌3h，搅拌速度为50转/分钟；（2）将步骤（1）中的混合悬浮液放到37℃的油浴锅中加热保温，持续搅拌10.5h，搅拌速度为50转/分钟；（3）向步骤（2）中的保温悬浮物中加入1L的去离子水，加热至96℃，搅拌20分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后依次加入500ml去离子水和200g30%的双氧水，自然冷却；（4）将步骤（3）的混合物离心沉淀，取固体沉淀物，放于75℃烘箱内烘干4.3h，得到氧化石墨烯；（5）将4份二氧化锰，1份锰酸钾，2份氯化钴，2份硝酸钴，7份氧化石墨烯溶于9份1.2mM氢氧化钠水溶液中，搅拌1.2h，静置12h，抽虑收集固体产物，抽虑压强为20MPa;（6）将步骤（5）收集到的固体产物用3%的氯化钠洗涤3遍，然后放置于75℃烘箱内烘干2.4h，得到锰钴复合石墨烯材料；（7）称取步骤（6）的锰钴复合石墨烯材料8份，乙炔黑1份，四氟乙烯乳液2份，将四氟乙烯乳液加入研钵中，缓慢滴入2ml去离子水，研磨均匀后，加入乙炔黑，研本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将1L浓硫酸冰浴1‑2h,依次向浓硫酸中加入7‑9g硝酸钠和10‑12g天然鳞片石墨，搅拌均匀后缓慢加入48g，全部加入以后持续搅拌2‑4h，搅拌速度为50转/分钟；（2）将步骤（1）中的混合悬浮液放到37℃的油浴锅中加热保温，持续搅拌10‑12h，搅拌速度为50转/分钟；（3）向步骤（2）中的保温悬浮物中加入1L的去离子水，加热至95‑98℃，搅拌15‑30分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后依次加入500ml去离子水和200g30%的双氧水，自然冷却；（4）将步骤（3）的混合物离心沉淀，取固体沉淀物，放于75℃烘箱内烘干4‑5h，得到氧化石墨烯；（5）将3‑5份二氧化锰，1‑2份锰酸钾，1‑3份氯化钴，2‑4份硝酸钴，5‑10份氧化石墨烯溶于8‑10份1.2mM氢氧化钠水溶液中，搅拌1‑2h，静置12h，抽虑收集固体产物;（6）将步骤（5）收集到的固体产物用3%的氯化钠洗涤3遍，然后放置于75℃烘箱内烘干2‑3h，得到锰钴复合石墨烯材料；（7）称取步骤（6）的锰钴复合石墨烯材料5‑10份，导电剂1‑2份，粘结剂1‑2份，将粘结剂加入研钵中，缓慢滴入2ml去离子水，研磨均匀后，加入导电剂，研磨10‑20min,然后将锰钴复合石墨烯材料加入，继续研磨至浆状；（8）将步骤（7）的浆状材料用不锈钢刮铲涂布在镍基底电极上，然后用锡纸包裹电极，放于压片机上压制，压强为15MPa，持续时间为2min，然后将压制好的电极放入75℃烘箱内烘干12h,取出自然冷却，即为电极成品。...

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器用锰钴镍基电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将1L浓硫酸冰浴1-2h,依次向浓硫酸中加入7-9g硝酸钠和10-12g天然鳞片石墨，搅拌均匀后缓慢加入48g，全部加入以后持续搅拌2-4h，搅拌速度为50转/分钟；（2）将步骤（1）中的混合悬浮液放到37℃的油浴锅中加热保温，持续搅拌10-12h，搅拌速度为50转/分钟；（3）向步骤（2）中的保温悬浮物中加入1L的去离子水，加热至95-98℃，搅拌15-30分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后依次加入500ml去离子水和200g30%的双氧水，自然冷却；（4）将步骤（3）的混合物离心沉淀，取固体沉淀物，放于75℃烘箱内烘干4-5h，得到氧化石墨烯；（5）将3-5份二氧化锰，1-2份锰酸钾，1-3份氯化钴，2-4份硝酸钴，5-10份氧化石墨烯溶于8-10份1.2mM氢氧化钠水溶液中，搅拌1-2h，静置12h，抽虑收集固体产物;（6）将步骤（5）收集到的固体产物用3%的氯化钠洗涤3遍，然后放置于75℃烘箱内烘干2-3h，得到锰钴复合石墨烯材料；（7）称取步骤（6）的锰钴复合石墨烯材料5-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄啸谷，张其土，
申请(专利权)人：苏州海凌达电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32