本發(fā)明涉及電化學(xué)材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

超級(jí)電容器是一種極具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的儲(chǔ)能產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)快速充電、大電流放電，且具有十萬(wàn)次以上的充電壽命，在一些需要短時(shí)高倍率放電的應(yīng)用中占有極重要的地位。

電極是超級(jí)電容器的核心組成部分，電極材料直接影響到超級(jí)電容器的性能，目前常用的電極材料為活性炭。

隨著納米材料的發(fā)展，具有片層結(jié)構(gòu)的二維石墨烯材料引起了電化學(xué)材料領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。多種研究發(fā)現(xiàn)，將其與電極材料復(fù)合，可以提升超級(jí)電容器的性能。但由于石墨烯的二維納米片層結(jié)構(gòu)使其極易團(tuán)聚在一起，石墨烯的性能優(yōu)勢(shì)難以被充分發(fā)揮出來(lái)。因此，由石墨烯為主材的電容器電極材料常表現(xiàn)出較低的電導(dǎo)率和表面浸潤(rùn)性，在一定程度上限制了石墨烯在超級(jí)電容器電極材料中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種化學(xué)穩(wěn)定性和電容性良好的超級(jí)電容器用石墨烯電極材料及其制備方法。

解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3~5份、二氧化鈦納米管1~3分、石墨烯2~5份、二異硬脂?；佀嵋叶?~6份、乙酸乙酯40~50份、碳酸鋰1~3份、硫化鈷2~4份、氫氧化鎳2~4份、三乙醇胺鹽1~3份、氯化亞錫5~10份。

作為優(yōu)選，所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管2分、石墨烯3份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯5份、乙酸乙酯45份、碳酸鋰2份、硫化鈷3份、氫氧化鎳3份、三乙醇胺鹽2份、氯化亞錫8份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于10~15倍量的酸溶液中，超聲振蕩10~20min后升溫至60~70℃后保溫?cái)嚢?~10h，得混合液，加入2~3倍混合液量的去離子水并靜置8~10h，過(guò)濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂?；佀嵋叶ズ鸵宜嵋阴サ幕旌先芤褐?，攪拌1~2h后靜置6~8h，過(guò)濾并將固體物烘干，研磨1~2h，過(guò)200目篩，得混合物二；

（3）將步驟（2）所得混合物二和碳酸鋰、硫化鈷、氫氧化鎳、石墨烯混合，加入10~15倍量的去離子水混合攪拌40~60h，得混合液；

（4）步驟（3）所得的混合液中加入三乙醇胺鹽和氯化亞錫，于70~80℃下混合攪拌處理2~3h，然后過(guò)濾并用去離子水洗滌，固體物經(jīng)干燥后得到本發(fā)明的電極材料。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的有益效果為：

本發(fā)明制得的超級(jí)電容器用電極材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電導(dǎo)率，同時(shí)比電容和能量密度較高，經(jīng)處理后的活性炭和二氧化鈦納米管具有良好的分散性和粘附性，與石墨烯及其他原料混合，充分提高活性炭和石墨烯的電導(dǎo)率，改善石墨烯的表面浸潤(rùn)性，是一種綜合性能良好的電極材料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。以下實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明做描述性的說(shuō)明，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

而且，本發(fā)明中所使用的原料，如無(wú)特殊規(guī)定，均為常規(guī)的市售產(chǎn)品；同樣的，所使用的方法如無(wú)特殊規(guī)定，均為常規(guī)的生產(chǎn)方法。

實(shí)施例1：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管2分、石墨烯3份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯45份、碳酸鋰2份、硫化鈷3份、氫氧化鎳3份、三乙醇胺鹽2份、氯化亞錫8份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于12倍量的酸溶液中，超聲振蕩15min后升溫至65℃后保溫?cái)嚢?h，得混合液，加入2倍混合液量的去離子水并靜置9h，過(guò)濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂?；佀嵋叶ズ鸵宜嵋阴サ幕旌先芤褐校瑪嚢?h后靜置7h，過(guò)濾并將固體物烘干，研磨2h，過(guò)200目篩，得混合物二；

（3）將步驟（2）所得混合物二和碳酸鋰、硫化鈷、氫氧化鎳、石墨烯混合，加入12倍量的去離子水混合攪拌50h，得混合液；

（4）步驟（3）所得的混合液中加入三乙醇胺鹽和氯化亞錫，于75℃下混合攪拌處理3h，然后過(guò)濾并用去離子水洗滌，固體物經(jīng)干燥后得到本發(fā)明的電極材料。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實(shí)施例2：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3份、二氧化鈦納米管1分、石墨烯2份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯40份、碳酸鋰1份、硫化鈷2份、氫氧化鎳2份、三乙醇胺鹽1份、氯化亞錫5份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于10倍量的酸溶液中，超聲振蕩10min后升溫至60℃后保溫?cái)嚢?h，得混合液，加入2倍混合液量的去離子水并靜置8h，過(guò)濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂?；佀嵋叶ズ鸵宜嵋阴サ幕旌先芤褐?，攪拌1h后靜置6h，過(guò)濾并將固體物烘干，研磨1h，過(guò)200目篩，得混合物二；

（3）將步驟（2）所得混合物二和碳酸鋰、硫化鈷、氫氧化鎳、石墨烯混合，加入10倍量的去離子水混合攪拌40h，得混合液；

（4）步驟（3）所得的混合液中加入三乙醇胺鹽和氯化亞錫，于70℃下混合攪拌處理3h，然后過(guò)濾并用去離子水洗滌，固體物經(jīng)干燥后得到本發(fā)明的電極材料。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實(shí)施例3：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性5份、二氧化鈦納米管3分、石墨烯5份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯50份、碳酸鋰3份、硫化鈷4份、氫氧化鎳4份、三乙醇胺鹽3份、氯化亞錫10份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將活性炭和二氧化鈦納米管混合后置于15倍量的酸溶液中，超聲振蕩20min后升溫至70℃后保溫?cái)嚢?0h，得混合液，加入3倍混合液量的去離子水并靜置10h，過(guò)濾后用去離子水洗滌至中性，干燥處理得混合物一；

（2）將步驟（1）所得的混合物一置于二異硬脂酰基鈦酸乙二酯和乙酸乙酯的混合溶液中，攪拌2h后靜置8h，過(guò)濾并將固體物烘干，研磨2h，過(guò)200目篩，得混合物二；

（3）將步驟（2）所得混合物二和碳酸鋰、硫化鈷、氫氧化鎳、石墨烯混合，加入15倍量的去離子水混合攪拌60h，得混合液；

（4）步驟（3）所得的混合液中加入三乙醇胺鹽和氯化亞錫，于80℃下混合攪拌處理2h，然后過(guò)濾并用去離子水洗滌，固體物經(jīng)干燥后得到本發(fā)明的電極材料。

進(jìn)一步地，步驟（1）中所述的酸溶液為濃硫酸和濃硝酸混合液，濃硫酸和濃硝酸的體積比為2:1。

實(shí)施例4：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭3份、二氧化鈦納米管3分、石墨烯2份、二異硬脂?；佀嵋叶?份、乙酸乙酯40份、碳酸鋰3份、硫化鈷2份、氫氧化鎳4份、三乙醇胺鹽1份、氯化亞錫10份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，期具體步驟同實(shí)施例1。

實(shí)施例5：一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成：活性炭4份、二氧化鈦納米管1分、石墨烯5份、二異硬脂酰基鈦酸乙二酯5份、乙酸乙酯42份、碳酸鋰2份、硫化鈷4份、氫氧化鎳2份、三乙醇胺鹽2份、氯化亞錫6份。

所述的一種超級(jí)電容器用石墨烯電極材料的制備方法，期具體步驟同實(shí)施例1。

采用本發(fā)明的電極材料制得的超級(jí)電容器具有更高的能量密度及功率密度，化學(xué)穩(wěn)定性好，電導(dǎo)率高，具有更加優(yōu)越的性能。

應(yīng)當(dāng)再次指出的是，上述實(shí)施例所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化或改進(jìn)，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。