[发明专利]一种(Co0.55

说明书

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，具体涉及一种(Co_0.55Mn_0.45)₂P₂O₇/NG复合电极材料的合成方法及其应用；步骤为：将乙酸锰和氯化钴加入到乙二醇中，超声搅拌后加入植酸混合均匀，再加入尿素，然后置于微波中加热反应至溶液呈糊状，经干燥得到复合电极材料；本发明操作过程简单、方便、快捷；一步法制备得到蜂窝状复合电极材料，其多孔结构为溶液离子和电子的传递提供充足的通道，比电容达2033.4F g^‑1，在功率密度为602.1W Kg^‑1时能量密度达到了141.2Wh Kg^‑1，同时也具有较高的保留率和优异的循环稳定性，经过5000次循环后人能保持初始电容的86.7％。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料技术领域，具体涉及一种(Co_0.55Mn_0.45)₂P₂O₇/氮掺杂石墨烯复合电极材料的合成方法及其应用。

背景技术

超级电容器因其功率密度高、循环寿命长、充放电速率快和成本低廉等优点而被认为是理想的能量储存设备。电容器根据储能机理的不同被分双电层电容和赝电容。赝电容电容器由于其快速且可逆的法拉第氧化还原反应而具有比常规双电层电容更高的比电容，因此研究者们都致力于进一步提高赝电容器的电化学性能，特别是通过选择和设计合理的方案制备合适的电极材料。在典型的赝电容材料中，RuO₂因其高度可逆的氧化还原反应、较宽的电化学窗口和优异的比电容而被人们所熟知，但是成本和毒性极大地限制了RuO₂在超级电容器领域的实际应用。近年来，无毒且成本较低的过渡金属焦磷酸盐已在超级电容器领域得到了广泛的研究,其中Mn₂P₂O₇、Co₂P₂O₇、Ni₂P₂O₇此类单金属的焦磷酸盐已经被详细的研究。由于双金属电极材料为赝电容的产生提供的理论活性位点远多于单金属，两种阳离子不同的性能和多种价态使得电子转移的活化能降低。有进一步研究发现双金属材料对于电化学性能的提高非常的突出，双金属材料中金属材料不仅能够在很大程度上保留单金属的特性，双金属之间的协同作用还能够明显的促进赝电容特性的提高。虽然单独的双金属焦磷酸盐的电容属性让人满意，但是在多次循环后结构上的塌陷和电容性能的降低仍然限制了它的应用。氮掺杂石墨烯具有较大的比表面积、较低的质量密度和较高的载流子传输能力，若碳材料能对金属焦磷酸盐进行包裹，那其循环稳定性则会得到明显的提高。

目前金属焦磷酸盐、及其与氮掺杂石墨烯复合形成的复合电极材料制备方法有水热法、管式炉煅烧法、微波法等，但水热法合成的焦磷酸盐粒径较大，容易团聚，管式炉煅烧法合成焦磷酸盐的形貌难以控制。微波加热反应迅速，反应时长短，若能在制备焦磷酸盐的过程中通过改变碳源同时制备石墨烯，以形成石墨烯与双金属焦磷酸盐交融的结构。与传统的制备过程相比，石墨烯制备过程中并未涉及到任何强氧化剂且在制备焦磷酸盐的同时实现了金属化合物与负载材料一步结合。因此，设计使用微波法一步合成氮掺杂石墨烯包裹的钴锰双金属焦磷酸盐，微波法加热迅速且材料均匀，急速缩短合成时间提高产率，而且使得产物的分布更加均匀、碳材料的包裹更加紧密。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，如：石墨烯在传统的制备过程中的能耗和环境污染、水热和煅烧法合成的焦磷酸盐粒径较大、容易团聚、形貌难以控制以及合成时间长等问题。