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一种超级电容器用电极及其制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2018-12-01
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-04-23
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-12-18
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2038-12-01
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201811460510.1 申请日 2018-12-01
公开/公告号 CN109545580B 公开/公告日 2020-12-18
授权日 2020-12-18 预估到期日 2038-12-01
申请年 2018年 公开/公告年 2020年
缴费截止日 2023-07-17
分类号 H01G11/86H01G11/26H01G11/30H01G11/36H01G11/46 主分类号 H01G11/86
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 0
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 被引证专利
专利权维持 4 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、申请权转移、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 怀远县翰邦科技咨询有限公司 当前专利权人 怀远县翰邦科技咨询有限公司
发明人 韩德军 第一发明人 韩德军
地址 安徽省蚌埠市怀远县禹王路中段步行街8号楼111 邮编 233400
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 安徽省 申请人所在市 安徽省蚌埠市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
蚌埠幺四零二知识产权代理事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
尹杰
摘要
本发明公开了一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:(一)多孔Mo‑Rh‑Cu‑O的制备、(二)二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo‑Rh‑Cu‑O、(三)氰基改性富勒烯的制备、(四)二茂铁改性氰基富勒烯、(五)电极的制备。本发明还公开了根据所述超级电容器用电极的制备方法制备而成的超级电容器用电极。本发明公开的超级电容器用电极制备方法工艺简单、流程短、操作简便、设备依赖性低、适于大规模工业化生产,制备得到的超级电容器用电极能量密度大,导电性强,比电容大,效率高、电化学稳定好、循环寿命长、使用安全环保。
  • 摘要附图
    一种超级电容器用电极及其制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2020-12-18 授权
2 2020-12-04 专利申请权的转移 登记生效日: 2020.11.23 申请人由韩德军变更为怀远县翰邦科技咨询有限公司 地址由262700 山东省潍坊市寿光市南环路1500号变更为233400 安徽省蚌埠市怀远县禹王路中段步行街8号楼111
3 2019-04-23 实质审查的生效 IPC(主分类): H01G 11/86 专利申请号: 201811460510.1 申请日: 2018.12.01
4 2019-03-29 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼、氯化铑、硝酸铜、氯化铕加入到装有醇溶剂的烧杯中,搅拌1-2h后,再缓慢加入螯合剂和模板剂,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在190-210℃温度条件下反应20-25h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥18-24h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧
5-7h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔加入甲苯中,再向其中加入
3-巯丙基三乙氧基硅烷、催化剂,在80-90℃下搅拌反应6-8小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O,继续恒温搅拌4-6小时,后离心、用水洗3-5次,再用乙醇洗3-5次,置于真空干燥箱中85-
95℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯分散于乙醇中,再向其中加入环氧氯丙烷和碱性催化剂,在40-60℃下搅拌反应6-8小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈,升温至80-90℃,再搅拌反应8-10小时,后离心,用水洗3-5次,再离心,最后置于真空干燥箱中90-100℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯分散于乙醇中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁,在40-60℃下搅拌反应4-6小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗3-5次,最后置于真空干燥箱中110-120℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:
10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料;接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm集流体上,在10MPa压力下压制成电极;最后将该电极放入真空烘箱,在80-100℃下烘干至恒重。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅰ中所述氯化钼、氯化铑、硝酸铜、氯化铕、醇溶剂、螯合剂、模板剂的质量比为1:2:3:1:(30-40):
(1-2):(2-3)。

3.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,所述醇溶剂选自乙二醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种;所述模板剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和乙二胺四乙酸中的一种或几种;所述螯合剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、苹果酸中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅱ中所述二茂铁乙炔、甲苯、3-巯丙基三乙氧基硅烷、催化剂、多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的质量比为1:
(7-10):1.14:(0.3-0.6):(3-6)。

5.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅱ中所述催化剂选自正丙胺、二乙基胺、二甲基苯基磷、四丁基溴化铵中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅲ中所述氨基改性富勒烯、乙醇、环氧氯丙烷、碱性催化剂、氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,
5-吡啶三甲腈的质量比为(3-5):(15-20):1:(1-1.5):2.5;所述碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅳ中所述氰基改性富勒烯、乙醇、1,1'-二溴二茂铁的质量比为(3-5):(15-20):1。

8.根据权利要求1所述的一种超级电容器用电极的制备方法,其特征在于,步骤Ⅴ中所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2;所述集流体选自泡沫镍、冲孔镀镍钢带、钢带或不锈钢网中的一种或几种。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的超级电容器用电极的制备方法制备而成的超级电容器用电极。

10.一种超级电容器,采用权利要求9所述的超级电容器用电极作为电极。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于新能源新材料技术领域,涉及一种超级电容器元件,尤其涉及一种超级电容器用电极及其制备方法。

背景技术

[0002] 超级电容器是一种介于电池和传统电容器的低碳经济储能产品,也叫电化学电容器,是一种新型、高效、实用的,兼备电容和电池的新型元件,具有能量密度高、循环寿命长、温度特性好等优点,可作为大功率脉冲电源,在数据记忆存储系统、便携式仪器仪表、备用电源、通讯设备、计算机、电焊机、充磁机、闪光灯、电动车混合电源等领域都有广阔应用前景,并蕴藏着巨大的经济效益。
[0003] 在超级电容器中,电极材料是关键,它决定着超级电容器的主要性能指标,其性能直接影响超级电容器的循环使用寿命及容量大小。目前常用的超级电容器电极材料有碳材料、导电聚合物和过渡金属氧化物,碳材料具有良好的导电性、比表面积高、密度低、孔道结构可控、价格便宜、抗化学腐蚀性能好,但其能量密度不及电池的十分之一,后两种物质作为超级电容器电极材料时,能使超级电容器具有较高的能量密度,但过渡金属氧化物价格较为昂贵,而导电聚合物循环寿命较差。
[0004] 中国专利ZL201310031445.1公开了一种活性炭/碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法,以碳纤维或石墨纸为集流体,以酚醛树脂为碳源,采用超临界干燥或冷冻干燥的方法原位制备活性炭/碳纳米管复合气凝胶电极材料,该方法制得的电极材料在常温下比电容达390F/g。但是超临界干燥需要高温高压等极限环境,对设备要求高,生产成本高,而且碳纤维布和石墨纸集流体的体积对于比容量没贡献。
[0005] 因此,开发一种制备成本低廉,能量密度大,导电性强,比电容大,效率高、电化学稳定好、循环寿命长的超级电容器用电极势在必行,对促进超级电容器的商业化应用具有非常重要的意义。

发明内容

[0006] 为了克服现有技术中的缺陷,本发明提供一种超级电容器用电极及其制备方法,该电极制备方法工艺简单、流程短、操作简便、设备依赖性低、适于大规模工业化生产,制备得到的超级电容器用电极能量密度大,导电性强,比电容大,效率高、电化学稳定好、循环寿命长、使用安全环保。
[0007] 为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是,
[0008] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0009] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼、氯化铑、硝酸铜、氯化铕加入到装有醇溶剂的烧杯中,搅拌1-2h后,再缓慢加入螯合剂和模板剂,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在190-210℃温度条件下反应20-25h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥18-24h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧5-7h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0010] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔加入甲苯中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷、催化剂,在80-90℃下搅拌反应6-8小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O,继续恒温搅拌4-6小时,后离心、用水洗3-5次,再用乙醇洗3-5次,置于真空干燥箱中85-95℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0011] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯分散于乙醇中,再向其中加入环氧氯丙烷和碱性催化剂,在40-60℃下搅拌反应6-8小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈,升温至80-90℃,再搅拌反应8-10小时,后离心,用水洗3-5次,再离心,最后置于真空干燥箱中90-100℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0012] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯分散于乙醇中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁,在40-60℃下搅拌反应4-6小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗3-5次,最后置于真空干燥箱中110-120℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0013] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm集流体上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在80-100℃下烘干至恒重。
[0014] 优选地,步骤Ⅰ中所述氯化钼、氯化铑、硝酸铜、氯化铕、醇溶剂、螯合剂、模板剂的质量比为1:2:3:1:(30-40):(1-2):(2-3)。
[0015] 优选地,所述醇溶剂选自乙二醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种;所述模板剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和乙二胺四乙酸中的一种或几种;所述螯合剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、苹果酸中的一种或几种。
[0016] 优选地,步骤Ⅱ中所述二茂铁乙炔、甲苯、3-巯丙基三乙氧基硅烷、催化剂、多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的质量比为1:(7-10):1.14:(0.3-0.6):(3-6)。
[0017] 较佳地,所述催化剂选自正丙胺、二乙基胺、二甲基苯基磷、四丁基溴化铵中的一种或几种。
[0018] 优选地,步骤Ⅲ中所述氨基改性富勒烯、乙醇、环氧氯丙烷、碱性催化剂、氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈的质量比为(3-5):(15-20):1:(1-1.5):2.5。
[0019] 较佳地,所述碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或几种。
[0020] 优选地,步骤Ⅳ中所述氰基改性富勒烯、乙醇、1,1'-二溴二茂铁的质量比为(3-5):(15-20):1。
[0021] 优选地,步骤Ⅴ中所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0022] 优选地,所述集流体选自泡沫镍、冲孔镀镍钢带、钢带或不锈钢网中的一种或几种。
[0023] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0024] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0025] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0026] 1)本发明提供的超级电容器用电极的制备方法,简单易行,原料易得,反应条件温和,对设备依赖性不高,制备成本低廉,实用性强,适合规模化生产。
[0027] 2)本发明提供的超级电容器用电极,克服了传统超级电容器用电极材料或多或少存在的能量密度低、价格较为昂贵、循环寿命较差的技术缺陷,具有能量密度大,导电性强,比电容大,效率高、电化学稳定好、循环寿命长、使用安全环保的优点。
[0028] 3)本发明提供的超级电容器用电极,以二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、和二茂铁改性氰基富勒烯复合形成电极材料,结合了富勒烯、过渡金属氧化物类电极材料的优势,有利于提高超级电容器循环寿命和能量密度,通过二茂铁乙炔修饰改性和氰基改性,一方面,提高了各组分之间的相容性和分散性,另一方面,对提高导电性,减少内阻具有有利效果,其次,引入铁和氮,与稀土金属元素Eu、Mo、Rh、Cu协同作用,进一步提高超级电容器循环寿命和能量密度,多孔结构保证电极材料比表面积大,有利于提高超级电容器的容量和功率密度。
[0029] 4)本发明提供的超级电容器用电极,各成分协同作用,提高了超级电容器电极的综合性能。

实施方案

[0030] 为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0031] 本发明下述实施例中所使用原料购自摩贝(上海)生物科技有限公司。
[0032] 实施例1
[0033] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0034] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有乙二醇300g的烧杯中,搅拌1h后,再缓慢加入柠檬酸10g和十六烷基三甲基溴化铵20g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在190℃温度条件下反应20h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥18h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧5h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0035] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯70g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、正丙胺3g,在80℃下搅拌反应6小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 30g,继续恒温搅拌4小时,后离心、用水洗3次,再用乙醇洗3次,置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0036] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钠10g,在40℃下搅拌反应6小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至80℃,再搅拌反应8小时,后离心,用水洗3次,再离心,最后置于真空干燥箱中90℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0037] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在40℃下搅拌反应4小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗3次,最后置于真空干燥箱中110℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0038] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm泡沫镍上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在80-100℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0039] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0040] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0041] 实施例2
[0042] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0043] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有乙醇320g的烧杯中,搅拌1.2h后,再缓慢加入柠檬酸钠12g和十二烷基苯磺酸钠23g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在195℃温度条件下反应21h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥19h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧5.5h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0044] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯80g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、二乙基胺3.5g,在82℃下搅拌反应6.5小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 35g,继续恒温搅拌4.5小时,后离心、用水洗4次,再用乙醇洗4次,置于真空干燥箱中87℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0045] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯35g分散于乙醇170g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钾11g,在45℃下搅拌反应6.5小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至83℃,再搅拌反应8.5小时,后离心,用水洗4次,再离心,最后置于真空干燥箱中93℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0046] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯35g分散于乙醇170g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在45℃下搅拌反应4.5小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗4次,最后置于真空干燥箱中113℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0047] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm冲孔镀镍钢带上,在
10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在85℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0048] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0049] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0050] 实施例3
[0051] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0052] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有异丙醇350g的烧杯中,搅拌1.5h后,再缓慢加入酒石酸15g和乙二胺四乙酸25g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在200℃温度条件下反应23h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥21h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧6h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0053] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯85g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、二甲基苯基磷4.5g,在85℃下搅拌反应7小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 50g,继续恒温搅拌5小时,后离心、用水洗4次,再用乙醇洗4次,置于真空干燥箱中90℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0054] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯40g分散于乙醇185g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和碳酸钠13g,在50℃下搅拌反应7小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至86℃,再搅拌反应9小时,后离心,用水洗4次,再离心,最后置于真空干燥箱中95℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0055] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯40g分散于乙醇190g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在50℃下搅拌反应5小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗4次,最后置于真空干燥箱中116℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0056] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm钢带上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在95℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0057] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0058] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0059] 实施例4
[0060] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0061] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有醇溶剂380g的烧杯中,搅拌1.8h后,再缓慢加入螯合剂18g和模板剂27g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在205℃温度条件下反应24h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥23h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧6.5h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;所述醇溶剂是乙二醇、乙醇、异丙醇按质量比2:3:1混合而成的混合物;所述模板剂是十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、乙二胺四乙酸按质量比2:2:1混合而成的混合物;所述螯合剂是柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸、苹果酸按质量比1:3:2:2混合而成的混合物;
[0062] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯98g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、催化剂5.8g,在88℃下搅拌反应7.8小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 55g,继续恒温搅拌5.8小时,后离心、用水洗5次,再用乙醇洗5次,置于真空干燥箱中93℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;所述催化剂是正丙胺、二乙基胺、二甲基苯基磷、四丁基溴化铵按质量比5:3:4混合而成的混合物;
[0063] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯45g分散于乙醇195g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和碱性催化剂14g,在55℃下搅拌反应7.5小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至88℃,再搅拌反应9.5小时,后离心,用水洗5次,再离心,最后置于真空干燥箱中98℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;所述碱性催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾按质量比1:1:2:3混合而成的混合物;
[0064] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯45g分散于乙醇195g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在55℃下搅拌反应5.5小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗5次,最后置于真空干燥箱中118℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0065] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm不锈钢网上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在98℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0066] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0067] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0068] 实施例5
[0069] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0070] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有乙二醇400g的烧杯中,搅拌2h后,再缓慢加入苹果酸20g和十二烷基苯磺酸钠30g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在210℃温度条件下反应25h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥24h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧7h,获得多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0071] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯100g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、四丁基溴化铵6g,在90℃下搅拌反应8小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 60g,继续恒温搅拌6小时,后离心、用水洗5次,再用乙醇洗5次,置于真空干燥箱中95℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O;
[0072] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯50g分散于乙醇200g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和碳酸钾15g,在60℃下搅拌反应8小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至90℃,再搅拌反应10小时,后离心,用水洗5次,再离心,最后置于真空干燥箱中100℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0073] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯50g分散于乙醇200g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在60℃下搅拌反应6小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗5次,最后置于真空干燥箱中120℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0074] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm泡沫镍上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在100℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0075] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0076] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0077] 对比例1
[0078] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0079] Ⅰ多孔Mo-Cu-Eu-O的制备:氯化钼10g、硝酸铜30g、氯化铕10g加入到装有乙二醇300g的烧杯中,搅拌1h后,再缓慢加入柠檬酸10g和十六烷基三甲基溴化铵20g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在190℃温度条件下反应20h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥18h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧5h,获得多孔Mo-Cu-Eu-O;
[0080] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Cu-Eu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯70g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、正丙胺3g,在80℃下搅拌反应6小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-Eu-O 30g,继续恒温搅拌4小时,后离心、用水洗3次,再用乙醇洗3次,置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Cu-Eu-O;
[0081] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钠10g,在40℃下搅拌反应6小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至80℃,再搅拌反应8小时,后离心,用水洗3次,再离心,最后置于真空干燥箱中90℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0082] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在40℃下搅拌反应4小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗3次,最后置于真空干燥箱中110℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0083] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Cu-Eu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm泡沫镍上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在80-100℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Cu-Eu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0084] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0085] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0086] 对比例2
[0087] 一种超级电容器用电极的制备方法,包括如下步骤:
[0088] Ⅰ多孔Mo-Rh-Cu-O的制备:氯化钼10g、氯化铑20g、硝酸铜30g、加入到装有乙二醇300g的烧杯中,搅拌1h后,再缓慢加入柠檬酸10g和十六烷基三甲基溴化铵20g,混合均匀,得到混合液,然后将得到的混合液置于带有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,在190℃温度条件下反应20h,反应结束后将反应釜冷却至室温,将反应产物离心分离出沉淀,用水和乙醇分别反复洗涤、抽滤,在110℃温度下干燥18h,最后置于马弗炉中,以5℃/min升温速率升温至550℃后,焙烧5h,获得多孔Mo-Rh-Cu-O;
[0089] Ⅱ二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O:将二茂铁乙炔10g加入甲苯70g中,再向其中加入3-巯丙基三乙氧基硅烷11.4g、正丙胺3g,在80℃下搅拌反应6小时,再加入多孔Mo-Rh-Cu-O 30g,继续恒温搅拌4小时,后离心、用水洗3次,再用乙醇洗3次,置于真空干燥箱中85℃下烘至恒重,得到二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O;
[0090] Ⅲ氰基改性富勒烯的制备:将氨基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入环氧氯丙烷10g和氢氧化钠10g,在40℃下搅拌反应6小时,后再加入氨基-6-(N-甲氧基-N-甲基氨基)-3,4,5-吡啶三甲腈25g,升温至80℃,再搅拌反应8小时,后离心,用水洗3次,再离心,最后置于真空干燥箱中90℃下烘至恒重,得到氰基改性富勒烯;
[0091] Ⅳ二茂铁改性氰基富勒烯:将经过步骤Ⅲ制备得到氰基改性富勒烯30g分散于乙醇150g中,再向其中加入1,1'-二溴二茂铁10g,在40℃下搅拌反应4小时,后旋蒸除去乙醇,并用甲苯洗3次,最后置于真空干燥箱中110℃下烘至恒重,得到二茂铁改性氰基富勒烯;
[0092] Ⅴ电极的制备:将经过步骤Ⅱ制备得到的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O、经过步骤Ⅳ制备得到的二茂铁改性氰基富勒烯混合均匀,得到电极材料,再按质量比10:3:2:10的比例分别称取电极材料、乙炔黑、PTFE乳液、乙醇,混合,超声1小时使其形成均匀的浆料。接着将浆料转移至辊压机上制成薄片,取适量置于1cm×1cm泡沫镍上,在10MPa压力下压制成电极。最后将该电极放入真空烘箱,在80-100℃下烘干至恒重;所述二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O、二茂铁改性氰基富勒烯的质量比为1:2。
[0093] 一种超级电容器用电极,采用上述超级电容器用电极的制备方法制备而成。
[0094] 一种超级电容器,采用上述超级电容器用电极作为电极。
[0095] 对比例3
[0096] 本例提供一种超级电容器电极,其制备方法与实施例1相似,不同的是多孔Mo-Rh-Cu-O没有进行表面修饰,也就是说,用多孔Mo-Rh-Cu-O代替实施例1中的二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O。
[0097] 对比例4
[0098] 本例提供一种超级电容器电极,其制备方法与实施例1相似,不同的是氨基改性富勒烯没有进行改性,也就是说,用氨基改性富勒烯代替实施例1中的二茂铁改性氰基富勒烯。
[0099] 对比例5
[0100] 本例提供一种超级电容器电极,制备方法及配方同中国发明专利CN106783228B实施例1。
[0101] 同时为了进一步说明本发明实施例公开的超级电容器用电极性能改善的技术效果,将本发明实施例1-5、对比例1-5中制备得到的电极分别进行测试,测试方法如下:以该电极为工作电极,铝箔为集电集,聚四氟乙烯为隔膜,浓度为1.0mol/L的三乙基甲基铵四氟硼酸盐的乙腈溶液作电解液。在1.2-2.5V的范围内,在恒流(5mA)下进行循环测试,在室温下通过充放电曲线确定它内阻和容量,并计算进行2000次循环后的容量与首次循环的容量比率,从而得出循环容量保持率,测试结果见表1。
[0102] 表1
[0103] 项目 内阻(mΩ) 循环容量保持率(%)实施例1 1.0 98.3
实施例2 0.8 98.7
实施例3 0.6 99.3
实施例4 0.5 99.6
实施例5 0.3 99.9
对比例1 1.3 92
对比例2 1.5 90
对比例3 1.7 89
对比例4 1.8 91
对比例5 1.8 93
[0104] 从上表可以看出,本发明公开的超级电容器电极相对现有技术中的电极,在使用时能使超级电容器内阻更低,循环性能更优良,且Eu、Rh、二茂铁乙炔表面修饰多孔Mo-Rh-Cu-O、二茂铁改性氰基富勒烯对提高超级电容器性能均有利。
[0105] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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