一种负载纳米三氧化钨的电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载纳米三氧化钨的电极材料，制备原料以重量份计包括：碳布40

【技术实现步骤摘要】
一种负载纳米三氧化钨的电极材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种负载纳米三氧化钨的电极材料及其制备方法，涉及H01G，具体涉及以电极中材料组成结构特点为特征的粉末。

技术介绍

[0002]晶体纳米钨材料具有较宽的晶体层间间距和高结晶度，与碳材料结合具有良好的储电性能，电容器是广泛应用于电动汽车，新能源收集和转换以及移动电子设备中的电化学储能装置，晶体纳米钨材料由于其独特的晶体结构应用于电容器中具有较大的比表面积，在相同电密度下具有较高的比容量，并且具有良好的循环稳定性，但是纳米钨材料与碳材料的结合较困难，在电容器的充放电过程中容易脱附，使电容器的循环稳定性变差，因此开发一种良好的碳材料和钨材料的结合方式，改善电容器的电学性能至关重要。
[0003]中国专利技术专利CN201610365424.7公开了一种三氧化钨纳米带自组装成微纳米星的制备方法，采用水热方法，以钨源、醇类溶剂、双氧水为原料在较温和的条件下反应合成了高纯度正交相三氧化钨纳米带，并进一步自组装成尺寸可控、形貌均一的三维结构三氧化钨微纳米星。具有实验条件温和、成本低廉、无需表面活性剂、重复性好等优点，但是不涉及与碳材料的结合，应用于电容器中循环稳定性较差。中国专利技术专利CN202210392686.8公开了一种蚕丝基碳纳米管/聚苯胺/三氧化钨复合膜的制备方法及其应用于柔性超级电容器，利用原位同步自组装法，通过调节碳纳米管用量和过氧钨酸浓度等参数，制得蚕丝基碳纳米管/聚苯胺/三氧化钨复合膜材料。操作工艺简单易行，环保安全，成本低，具有优异的机械柔韧性能和电化学储能性能，但是碳纳米管与三氧化钨的结合性能不佳，在电容器的使用过程中三氧化钨容易脱落，缩短电容器的使用寿命。

技术实现思路

[0004]为了改善纳米三氧化钨与碳材料的结合性，提高应用在电容器中的电学性能，本专利技术的第一个方面提供了一种负载纳米三氧化钨的电极材料，制备原料以重量份计包括：碳布40
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50份，聚苯胺10
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20份，金属氧化物1
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3份，石墨烯0.5
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1.2份，丁苯橡胶3
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8份，纤维素1
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3份，炭黑5
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10份，含钨溶液1
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5份，醇溶液5
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10份，水20
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40份。
[0005]作为一种优选的实施方式，所述金属氧化物选自二氧化锡、二氧化铅、氧化钌、氧化钇、氧化铱、二氧化锰中的一种或几种的组合。
[0006]作为一种优选的实施方式，所述石墨烯为改性石墨烯粉末，所述石墨烯的厚度为0.8
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1.2nm，片径为0.5
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5μm。
[0007]作为一种优选的实施方式，所述石墨烯为羧基改性石墨烯粉末，所述石墨烯的厚度为0.8
‑
1.2nm，片径为0.5
‑
5μm。
[0008]作为一种优选的实施方式，所述丁苯橡胶中苯乙烯和丁二烯的嵌段比为(30
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40)：(60
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70)。
[0009]作为一种优选的实施方式，所述丁苯橡胶在220℃下的熔体流动速率为3
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5g/
10min。
[0010]作为一种优选的实施方式，所述纤维素选自羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素中的一种或几种的组合。
[0011]作为一种优选的实施方式，所述纤维素的粘度为1000
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2000cps。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述含钨溶液选自钨酸钠、过氧化钨酸、纳米三氧化钨溶液中的一种或几种的组合。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述纳米三氧化钨溶液中三氧化钨的粒径为10
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50nm。
[0014]本专利技术的第二个方面提供了一种负载纳米三氧化钨的电极材料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将金属氧化物，石墨烯混合研磨均匀，在850
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900℃下加热15
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20min，冷却加入醇溶液，边搅拌边加入含钨溶液，搅拌3
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4h，得到混合料；
[0016](2)将水，混合料，炭黑，丁苯橡胶，纤维素混合，用球磨机球磨0.5
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1h，得到浆料；
[0017](3)将碳布在聚苯胺中避光搅拌0.5
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1h，然后将碳布避光浸泡到浆料中，110
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145℃反应1
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5h，取出烘干得电极材料。
[0018]本专利技术采用聚苯胺对碳布进行预处理，然后将碳布浸泡到浆料中，在高温，高压下反应一段时间，可以使纳米三氧化钨负载到碳布上，碳布经过预处理后，可以为纳米三氧化钨提供成核位点，使三氧化钨在碳布上原位生长，电极材料与碳布表面具有良好的界面效应，增长了电极材料的循环寿命及电子导电性，并且三氧化钨在碳布表面负载可以使电学元素纵向增长，形成层状结构，增加了比表面积，进一步改善了电化学反应的活性位点，比容量升高。同时原位负载的三氧化钨与碳布的结合性能较佳，在电学反应中粒子不易脱落，从而提高了电容器的循环寿命。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术所述负载纳米三氧化钨的电极材料，碳布经过预处理后，可以为纳米三氧化钨提供成核位点，使三氧化钨在碳布上原位生长，电极材料与碳布表面具有良好的界面效应，增长了电极材料的循环寿命及电子导电性。
[0021](2)本专利技术所述负载纳米三氧化钨的电极材料，通过采用厚度为0.8
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1.2nm，片径为0.5
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5μm的石墨烯与纳米三氧化钨共同作用，可以增加三氧化钨在碳布上的负载量，进一步改善电极材料的电学性能。
[0022](3)本专利技术所述负载纳米三氧化钨的电极材料，采用苯乙烯和丁二烯的嵌段比为(30
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40)：(60
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70)的丁苯橡胶与羟甲基纤维素钠共同作用，可以增加碳布与浆料的结合性，降低电极材料的电阻，应用于电容器中可以实现多次循环，容量保持率高，使用寿命长。
具体实施方式
[0023]实施例1
[0024]一种负载纳米三氧化钨的电极材料，制备原料以重量份计包括：碳布45份，聚苯胺15份，金属氧化物2份，石墨烯1份，丁苯橡胶5份，纤维素2份，炭黑8份，含钨溶液3份，乙醇8份，水30份。
[0025]所述碳布购自河南昶宇新材料科技有限公司，所述聚苯胺购自武汉华翔科洁生物技术有限公司。
[0026]所述金属氧化物为二氧化锡。
[0027]所述石墨烯为羧基改性石墨烯粉末，厚度为0.8
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1.2nm，片径为0.5
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5μm，购自江苏先丰纳米材料科技有限公司，型号为XF
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载纳米三氧化钨的电极材料，其特征在于，制备原料以重量份计包括：碳布40
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50份，聚苯胺10
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20份，金属氧化物1
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3份，石墨烯0.5
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1.2份，丁苯橡胶3
‑
8份，纤维素1
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3份，炭黑5
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10份，含钨溶液1
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5份，醇溶液5
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10份，水20
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40份。2.根据权利要求1所述负载纳米三氧化钨的电极材料，其特征在于，所述金属氧化物选自二氧化锡、二氧化铅、氧化钌、氧化钇、氧化铱、二氧化锰中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述负载纳米三氧化钨的电极材料，其特征在于，所述石墨烯为改性石墨烯粉末，所述石墨烯的厚度为0.8
‑
1.2nm，片径为0.5
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5μm。4.根据权利要求1所述负载纳米三氧化钨的电极材料，其特征在于，所述丁苯橡胶中苯乙烯和丁二烯的嵌段比为(30
‑
40)：(60
‑
70)。5.根据权利要求1所述负载纳米三氧化钨的电极材料，其特征在于，所述丁苯橡胶在220℃下的熔体流动速率为3
‑
5g/10min。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭冬，熊良斌，张绍安，谢锐浩，
申请(专利权)人：广州宏武材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：