1.32g/cm3。电极测试结果为:质量电容为650F/g,体积电容为860F/cm3。在电极材料的制备过程中也可以不加入粘合剂。
[0066]实施例7
[0067]氧化石墨和多孔石墨烯按照实施例1中方法制备。25mg多孔石墨烯超声分散在600ml的去离子水中，加入高锰酸钾，高锰酸钾的溶度为0.5mM，在室温下搅拌Ih后收集反应物，在80°C下，24小时烘干，进一步在350下烘烤，得到多孔石墨烯/Mn02m米颗粒复合材料。在制备得到的多孔石墨稀/MnO2纳米颗粒复合材料中加入1%的聚四氟乙稀水溶液，聚四氟乙烯水溶液作为粘合剂，混合均匀成膏状物，然后在200MP下压制成薄膜，剪切成1/4英寸的电极，在120°C下烘干，用于电化学测试。电解液为IM的H2SO 4溶液，电极材料紧贴在导电石墨片表面，中间用隔膜把两个电极隔开。电极测试结果为:质量电容为478F/g，电极材料密度为1.57g/cm3，体积电容为750F/cm3。在电极材料的制备过程中也可以不加入粘合剂。
[0068]实施例8
[0069]氧化石墨和多孔石墨烯按照实施例1中方法制备，制备纳米复合材料时，用RuO2代替MnO2,制备得到多孔石墨稀/RuO2纳米颗粒复合材料，多孔石墨稀的含量为5wt%。
[0070]不需要粘合剂，直接在200Mpa下把制备得到的纳米复合电极材料压合在石墨导电片上，并剪切成1/4英寸作为电极，在120°C下烘干，用于电化学测试。电解液为IM的H2SO4溶液，饱和甘汞电极为参比电极。电极测试结果为:质量电容为427F/g，电极材料密度为3g/cm3，体积电容为1281F/cm3。
[0071]实施例9
[0072]氧化石墨和多孔石墨烯按照实施例1中方法制备，制备多孔石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料时，用N1代替MnO2,制备得到多孔石墨稀/N1纳米颗粒复合材料，多孔石墨稀的含量为70wt%。
[0073]在制备得到的多孔石墨烯/N1纳米颗粒复合材料中加入I %的聚四氟乙烯水溶液，聚四氟乙烯水溶液作为粘合剂，混合均匀成膏状物，然后在IMP下压制成薄膜，剪切成1/4英寸的电极，在120°C下烘干，用于电化学测试。用于电化学测试。电解液为IM的KOH溶液，Ag/AgCl为参比电极，电极材料紧贴在不锈钢片表面作为工作电极。电极测试结果为:质量电容为470F/g，电极材料密度为1.lg/cm3,体积电容为470F/cm3。在电极材料的制备过程中也可以不加入粘合剂。
[0074]本发明的电极材料的多孔石墨烯由于具有大量的孔洞，使得电极材料即使在高密度状态下，电解液与金属氧化物也可以充分接触，可充分利用金属氧化物材料用于电化学反应，并为电解液中离子提供快速扩散通道，使得电极材料具有高体积容量并具有高功率
Fth也/又。
[0075]本发明的电极材料由多孔石墨烯与金属氧化物复合形成，在所有方向对电解液都通透，电极材料在所有方向对电解液都通透是指电解液中的离子不受石墨烯片层结构的阻碍，既可以经过石墨烯片层之间的空隙也可以经过石墨烯表面的孔洞与金属氧化物接触以参加电化学反应，从而提高了超级电容器的容量和充放电性能。
[0076]本发明的电极材料的密度高，电极材料中的石墨烯由于表面具有大量的孔洞，使得电极材料即使处在高密度状态下，电解液与金属氧化物也可以充分接触发生电化学反应，并为电解液中离子提供快速扩散通道，使得电极材料具有高体积比容量和较佳的充放电性能。
[0077]本发明的电极材料中的多孔石墨烯可以提高电极的导电性能，特别是由于多孔石墨烯表面分布大量的孔洞，电解液中离子可以通过孔洞快速在整个电极中的扩散和传输并与金属氧化物发生电化学反应，从而显著提高了超级电容器的质量和体积比容量。
[0078]以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种超级电容器的电极材料，其特征在于，包括多孔石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料，所述复合材料的密度大于lg/cm3。2.如权利要求1所述的超级电容器的电极材料，其特征在于，所述复合材料的密度为1.l~3g/cm3o3.如权利要求1或2所述的超级电容器的电极材料，其特征在于，所述复合材料包括多孔石墨稀和金属氧化物纳米颗粒，所述多孔石墨稀的含量为0.1wt% -70wt%。4.如权利要求1或2所述的超级电容器的电极材料，其特征在于，所述复合材料包括多孔石墨稀、金属氧化物纳米颗粒和粘合剂。5.如权利要求3或4所述的超级电容器的电极材料，其特征在于，所述金属氧化物纳米颗粒选自MnO2纳米颗粒、Ni (OH) 2纳米颗粒、N1纳米颗粒、RuO 2纳米颗粒、T1 2纳米颗粒或CuO纳米颗粒的其中一种或几种。6.权利要求1-5中任意一项所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: a.制备多孔石墨稀/金属氧化物纳米颗粒复合材料； b.将所述复合材料在压机下压实，所述压机的压强为l_200Mpa，得到密度大于lg/cm3的电极材料。7.如权利要求6所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括: al.用刻蚀剂使石墨烯表面形成孔洞得到多孔石墨烯； a2.将多孔石墨烯与金属氧化物纳米颗粒复合得到多孔石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料。8.如权利要求6所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括: al.将石墨稀与金属氧化物纳米颗粒复合形成石墨稀/金属氧化物纳米颗粒复合材料； a2.再将所述石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料中的石墨烯刻蚀成多孔石墨烯得到多孔石墨稀/金属氧化物纳米颗粒复合材料。9.如权利要求6所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括: 将多孔石墨烯与金属氧化物纳米颗粒复合得到多孔石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料。10.如权利要求6所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤a进一步包括: 在多孔石墨烯的分散体系中，以金属盐或有机金属化合物为前体物，通过热分解或者水解反应得到相应的金属氧化物纳米颗粒并与所述多孔石墨烯复合得到多孔石墨烯/金属氧化物纳米颗粒复合材料。11.如权利要求6所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤b中还包括在压实前将粘合剂加入所述复合材料并混合的步骤。12.如权利要求7-9中任意一项所述的超级电容器的电极材料的制备方法，其特征在于，所述复合步骤包括: 将金属氧化物纳米颗粒与石墨稀或多孔石墨稀机械混合。13.权利要求1-5中任意一项所述的超级电容器的电极材料在制备超级电容器中的应用。
【专利摘要】本发明涉及电极材料的技术领域，特别涉及一种高体积比容量的超级电容器的电极材料及制备方法、应用。本发明的超级电容器的电极材料由表面分布大量孔洞的石墨烯与金属氧化物纳米颗粒复合而成，该复合材料的密度大于1g/cm3。与现有技术相比，本发明的复合材料的密度高，复合材料中的石墨烯由于表面具有大量的孔洞，使得电极材料即使处在高密度状态下，电解液与金属氧化物也可以充分接触发生电化学反应，并为电解液中离子提供快速扩散通道，使得电极材料具有高体积比容量和较佳的充放电性能。
【IPC分类】H01G11/32, H01G11/86, H01G11/46
【公开号】CN104900418
【申请号】CN201510288520
【发明人】魏良明, 柴双志, 魏浩
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月29日