电极片及其制备方法、超级电容器技术

本发明专利技术公开了一种电极片，包括钛片和二氧化钛纳米管阵列复合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物包括生长在所述钛片上的二氧化钛纳米管阵列以及沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上的导电聚合物；所述导电聚合物沉积在所述二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上并且不将所述纳米管的管孔全部堵住。这种电极片的导电聚合物沉积在二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上，形成核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物，导电聚合物电导率高，从而使得这种电极片的电子导电率较高。本发明专利技术还公开了上述电极片的制备方法，以及采用该电极片的超级电容器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电极片，包括钛片和二氧化钛纳米管阵列复合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物包括生长在所述钛片上的二氧化钛纳米管阵列以及沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上的导电聚合物；所述导电聚合物沉积在所述二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上并且不将所述纳米管的管孔全部堵住。这种电极片的导电聚合物沉积在二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上，形成核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物，导电聚合物电导率高，从而使得这种电极片的电子导电率较高。本专利技术还公开了上述电极片的制备方法，以及采用该电极片的超级电容器。【专利说明】电极片及其制备方法、超级电容器
本专利技术涉及电化学储能领域，特别是涉及一种电极片及其制备方法，以及采用上述电极片的超级电容器。
技术介绍
自1957年Becker发表第一篇关于超级电容器的专利以来，超级电容器以其特有的优点为各国所重视，并得到很大程度上的发展。但随着科学技术的不断发展，便携式电子器件、柔性微薄化器件的出现，使得传统的电容器已不能满足市场的需求。超级电容器兼有电容和电池的双重功能，其功率密度和能量密度远高于传统的电池及物理电容，具有充电速度快、循环寿命长、使用温度范围宽、低成本及环保等特点。目前市场商用及文献报道的超级电容器主要是由活性电极、集流体、电解液、隔膜、引线和封装材料几部分组成。由于该类电容器需要多道程序及多种材料的组装，降低了超级电容器的电容量并导致成本较高。因此，需要开发出一种较轻便、易组装、微薄化、柔性的超级电容器来适应新的科技发展。二氧化钛纳米管阵列是一种有序管状阵列的排布，具有很高的比表面积，且直接生长于基底，与基底有较好的接触，但二氧化钛属于半导体金属氧化物，电子导电率较低。二氧化钛纳米管阵列与导电聚合物复合形成具有核壳结构的薄膜，不仅提高了导电聚合物的表面利用率，有助于提高电容器的电容性能。同时，该复合薄膜直接生长于基底，与基底的接触性好，降低因接触而引起的内阻升高。所以，二氧化钛纳米管阵列与导电聚合物的复合薄膜，是一种非常适用于自支撑、全固态、柔形超级电容器的电极材料。
技术实现思路
基于此，有必要提供电子导电率较高的采用二氧化钛纳米管阵列的电极片及其制备方法。此外，还有必要提供一种采用上述电极片的超级电容器。一种电极片，包括钛片和二氧化钛纳米管阵列复合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物包括生长在所述钛片上的二氧化钛纳米管阵列以及沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上的导电聚合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物的管长为200nm?10 μ m,管径为50nm?500nm,管厚为10nm?lOOnm ；所述二氧化钛纳米管阵列的管长为lOOnm?5 μ m,管径为10nm?300nm,管厚为5nm ?20nm ；所述导电聚合物沉积在所述二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上并且不将所述纳米管的管孔全部堵住。在一个实施例中，所述导电聚合物为聚苯胺。在一个实施例中，所述钛片的厚度为5 μ m?50 μ m。一种电极片的制备方法，包括如下步骤:提供钛片，并对所述钛片进行表面处理；采用恒电压氧化的方法，在浓度为0.1M?0.5M的氟化铵溶液中，以表面处理过的所述钛片为阳极、石墨片为阴极，在10V?60V的电压下电解lh?6h，得到二氧化钛纳米管阵列，所述二氧化钛纳米管阵列生长在所述钛片上；将生长有所述二氧化钛纳米管阵列的所述钛片清洗干净后干燥，接着在保护气体氛围、200°C?500°C下煅烧lh?6h ;对煅烧后的生长有所述二氧化钛纳米管阵列的所述钛片在质量浓度为10%?50%的表面活性剂溶液中浸泡0.5h?5h，接着在去离子水和无水乙醇中分别清洗多次完成表面处理；采用循环伏安电化学沉积法，在浓度为0.1M?0.5M的导电聚合物单体溶液中，以表面处理过的生长有所述二氧化钛纳米管阵列的所述钛片为工作电极、钼片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极建立三电极体系，在5mV/s?100mV/s的速率下沉积lh?5h，得到导电聚合物，所述导电聚合物沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上。在一个实施例中，对所述钛片进行表面处理的操作为:对所述钛片进行清洗去油后，用0.2M?2M的硫酸活化处理5min?30min。在一个实施例中，所述氟化铵溶液的溶剂为体积比为1?9:1的甘油和水的混合物。在一个实施例中，将生长有所述二氧化钛纳米管阵列的所述钛片清洗干净后干燥的操作为:将生长有所述二氧化钛纳米管阵列的所述钛片分别在去离子水、无水乙醇中清洗三次，接着去离子水中超声10s?60s，并在真空烘箱中50°C干燥12h。在一个实施例中，所述表面活性剂溶液为三乙醇胺溶液、十二烷基硫酸钠溶液或聚乙烯吡咯烷酮溶液。在一个实施例中，所述导电聚合物单体溶液为苯胺溶液。一种超级电容器，包括正极片、负极片以及用于隔开所述正极片和所述负极片的固态电解质；所述正极片和所述负极片均为上述的电极片，所述正极片和所述负极片的生长了二氧化钛纳米管阵列的一侧相对设置。这种电极片的导电聚合物沉积在二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上，形成核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物，导电聚合物电导率高，从而使得这种电极片的电子导电率较高。【专利附图】【附图说明】图1为一实施方式的电极片的制备方法的流程图；图2为一实施方式的超级电容器的结构图；图3a为实施例1制得的二氧化钛纳米管阵列的表面的SEM照片；图3b为实施例1制得的二氧化钛纳米管阵列的横截面的SEM照片；图4a为实施例1制得的二氧化钛纳米管阵列复合物的表面的SEM照片；图4b为实施例1制得的二氧化钛纳米管阵列复合物的横截面的Sffl照片；图5为实施例1制得的超级电容器的充放电曲线图。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。一实施方式的一种电极片，包括钛片和二氧化钛纳米管阵列复合物。二氧化钛纳米管阵列复合物包括生长在所述钛片上的二氧化钛纳米管阵列以及沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上的导电聚合物；二氧化钛纳米管阵列复合物的管长为200nm?10 μ m,管径为50nm?500nm,管厚为 10nm ?lOOnm ；二氧化钦纳米管阵列的管长为lOOnm?5 μ m,管径为10nm?300nm,管厚为5nm?20nmo导电聚合物沉积在二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上并且不将纳米管的管孔全部堵住。这种电极片的导电聚合物沉积在二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上，形成核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物，导电聚合物电导率高，从而使得这种电极片的电子导电率较高。核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物提高了导电聚合物的表面利用率，有助于提高电容器的电容性能。同时，核壳结构的二氧化钛纳米管阵列复合物直接生长于基底，与基底的接触性好，降低因接触而引起的内阻升高。这种电极片非常适用于自支撑、全固态的柔性超级电容器。导电聚合物可以为聚苯胺。聚苯胺具有环境稳定性好、电导率高、原料易合成、可实现快速可逆的氧化还原反应、可储存高密度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极片，其特征在于，包括钛片和二氧化钛纳米管阵列复合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物包括生长在所述钛片上的二氧化钛纳米管阵列以及沉积在所述二氧化钛纳米管阵列上的导电聚合物；所述二氧化钛纳米管阵列复合物的管长为200nm～10μm，管径为50nm～500nm，管厚为10nm～100nm；所述二氧化钛纳米管阵列的管长为100nm～5μm，管径为10nm～300nm，管厚为5nm～20nm；所述导电聚合物沉积在所述二氧化钛纳米管阵列的纳米管的内外壁上并且不将所述纳米管的管孔全部堵住。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙蓉，姜红，于淑会，符显珠，郭慧子，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44