[发明专利]电极材料、其制备方法、其应用以及超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器制造领域，具体而言，涉及一种电极材料、其制备方法、其应用以及超级电容器。

背景技术

超级电容器是建立在德国物理学家赫姆霍兹提出的界面双电层理论基础上的一种全新的电容器，作为一种新型的能源储存元件，具有比功率高、比能量高、充电时间短、使用寿命长、节约能源等特点。在电动汽车、移动通讯、航空航天、国防等领域都具有极其广阔的应用前景，也是目前新能源领域和电子信息领域的研究热点。

超级电容器中，电极材料是影响超级电容器性能的核心因素之一，也是当前超级电容器研究的热点。从材料的角度来看，发展较为成熟的超级电容器所用电极材料主要有碳基电极材料和金属氧化物基电极材料。碳材料由于拥有较高的电导率、较高的比表面积等独特的物理和化学性质而被广泛的用作超级电容器电极材料，但是其内阻较大，导电性较差，并且比容量相对比较低，这必将影响到电容器的整体性能。例如，清华大学的孟垂舟等(CN 101937776B，2011.12.21)公开的一种超薄全固态超级电容器虽然具有较好的柔性，但由于其电极为碳纳米管复合膜，而碳纳米管的制备工艺复杂，造价昂贵，难以大规模生产和商业化。金属氧化物超级电容器主要以RuO₂等贵金属为电极材料，由于它的电导率比碳材料大两个数量级，所以获得了很高的比容量。但是贵金属资源有限，并且价格昂贵，这极大地限制了这类电极材料的大规模应用。因此，开发具有低成本优势的、内阻较高的用于超级电容器的电极材料是有必要的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电极材料、其制备方法、其应用以及超级电容器，以解决现有技术中电极材料的内阻大、成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电极材料，包括A组分和B组分，A组分包括聚偏氟乙烯基聚合物和添加剂，添加剂为碱金属盐和/或碱性物质；B组分为导电聚合物。

进一步地，聚偏氟乙烯基聚合物和添加剂的质量比为5～10:1，优选为6～8:1；聚偏氟乙烯基聚合物和导电聚合物的质量比为1:99～99:1，优选为10:90～50:50。

进一步地，聚偏氟乙烯基聚合物选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物及偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物中的一种或多种。

进一步地，碱金属盐选自碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾及碳酸氢钠中的一种或多种；碱性物质选自氢氧化钾和/或氢氧化钠。

进一步地，导电聚合物选自聚苯胺、聚苯胺衍生物、聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚吡咯及聚吡咯衍生物中的一种或多种。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种电极材料的制备方法，其包括以下步骤：将聚偏氟乙烯基聚合物溶解于第一有机溶剂，并加入添加剂，得到第一混合液；其中，添加剂为碱金属盐和/或碱性物质；将导电聚合物溶解于第二有机溶剂，得到第二混合液；以及混合第一混合液和第二混合液，将得到的混合物涂覆在衬底上进行干燥，得到电极材料；其中，第一有机溶剂和第二有机溶剂相同或不同。

进一步地，第一有机溶剂和第二有机溶剂分别独立地选自由N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮及二甲基亚砜所组成的组。

进一步地，将混合物涂覆在衬底上进行干燥后，还包括对干燥后得到的膜材料进行后处理的步骤；其中，后处理的步骤包括：将膜材料在50～250℃下处理1～300min，得到热处理膜；以及将热处理膜在氢氧化钾乙醇溶液中浸泡1～300min，干燥后，得到电极材料。

另外，根据本发明的另一方面，还提供了一种超级电容器，包括正负电极，其中，正负电极由上述的电极材料制成。

另外，根据本发明的另一方面，进一步提供了一种电极材料在超级电容器中的应用。