CN111640589A - 一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法 - Google Patents

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陈皆曾
陈萍华
陈德志
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Abstract

本发明公开一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法，步骤包括将GO分散于蒸馏水中后，将Co‑HCF纳米颗粒添加于其中，剧烈搅拌后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应，待高压釜自然冷却至室温，分离所得产品，烘干之后研磨成粉末，即得到Co‑HCF/GO，再以Co‑HCF/GO为基础，组装得到基于普鲁士蓝的Co‑HCF/GO/NF//Co‑HCF/GO/NF柔性对称超级电容器，所制备的柔性对称超级电容器，储能性能优异，具有柔性可穿戴的特性。

Description

一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法，本发明属于能源存储领域。
背景技术
随着能源需求的快速增加，高性能储能装置的发展已成为一种迫切要求，高能量和高功率密度的材料已成为研究人员关注的热点。储能材料在混合动力汽车、便携式电子和可穿戴设备设计中的有众多应用。超级电容器，具备电解电容器和传统电池组合的性能。在过去的几年里，钠离子超级电容器受到了人们的广泛关注，它具有极高的能量密度、超长的循环寿命、较低的成本，在大规模电能存储***中有着广泛的应用前景。
通常将过渡金属基氢氧化物/氧化物、硫化物、磷化物等与导电聚合物复合形成复合材料并以其作为电极材料，这是因为这种复合材料具有多种氧化态、大容量电活性中心并可由此引发氧化还原法拉第反应，这些特性使得此类复合物成为有前途的电化学活性材料。普鲁士蓝(PB)的结构是六氰酸铁 (Fe4[Fe(CN)6]3)，具有面心立方(FCC)晶体结构，被认为是合成配位化合物或金属有机骨架化合物的第一个例子。与PB相比，普鲁士蓝类似物(PBA)具有相似的晶体结构，部分或全部的铁位置被其他过渡金属离子取代。这类类似物更广泛地被应用于电解、超级电容器和电池中。Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn 等多种过渡金属经常被用来与亚铁***反应生成新的普鲁士蓝类似物。其中，含Co的普鲁士蓝类似物Co-HCF表现出很大的电化学活化，高的比容量。另一方面，石墨烯(GO)由于具有丰富的活性中心、稳定的结构和高的导电性，被广泛用作半导体材料的掺杂剂。近年来，石墨烯和普鲁士蓝类似物的优点逐渐显现出来，达到了超级电容器快速发展的需求。由于对称超级电容器具有优异的倍率性能和长寿命的循环性能，同时也更易于组装，这使得在可穿戴能源设备中，对称超级电容器的研究得到了越来越多的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法。
本发明采用如下手段：
(1)以常规改进的Hummers法制备GO，以常规自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
(2)将0.1gGO分散在70mL蒸馏水中。之后，将具有不同质量的Co-HCF 纳米颗粒添加到由(1)得到的GO分散液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温后，分离产品，并在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO；
(3)以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到两块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态柔性对称超级电容器 Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
本发明的优点在于：
通过将Co-HCF与活化的GO进行水热复合，制备了石墨烯和普鲁士蓝类似物的复合物Co-HCF/GO，之后，以Co-HCF/GO为基础，组装了基于普鲁士蓝的Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF的柔性对称超级电容器，1.所制得的产品形貌规整，电化学性能优异；2.所制备的柔性对称超级电容器，储能性能优异，具有柔性可穿戴的特性；3.产品制备简单，成本低，适用大面积推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例2产品CoHCF/GO的扫描电镜图；
图2为本发明实施例2产品CoHCF/GO的FT-IR图；
图3为本发明实施例2产品组装的CoHCF/GO/NF//CoHCF/GO/NF柔性超级电容器装置在不同电流密度下的充放电曲线。
具体实施方式
实施例1
以常规改进的Hummers法制备GO，以常规自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
将0.1gGO超声处理2h分散在70mL蒸馏水中。之后，将0.05gCo-HCF 纳米颗粒添加到超声分散的GO溶液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温，分离所得产品，在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO。
以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到2块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态对称超级电容器Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
实施例2
以常规改进的Hummers法制备GO，以常规自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
将0.1gGO超声处理2h分散在70mL蒸馏水中。之后，将0.1gCo-HCF 纳米颗粒添加到超声分散的GO溶液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温，分离所得产品，在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO。
以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到2块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态对称超级电容器 Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
实施例3
以常规改进的Hummers法制备GO，以常规自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
将0.1gGO超声处理2h分散在70mL蒸馏水中。之后，将0.15gCo-HCF 纳米颗粒添加到超声分散的GO溶液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温，分离所得产品，在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO。
以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到2块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态对称超级电容器 Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
实施例4
以常规改进的Hummers法制备GO，以常规自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
将0.1gGO超声处理2h分散在70mL蒸馏水中。之后，将0.2gCo-HCF 纳米颗粒添加到超声分散的GO溶液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温，分离所得产品，在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO。
以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到2块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态对称超级电容器 Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以常规改进的Hummers法制备GO。以常规的自配位法合成Co-HCF纳米颗粒；
(2)将0.1g GO分散在70mL蒸馏水中。之后，将具有不同质量的Co-HCF纳米颗粒添加到由(1)得到的GO分散液中。在60℃剧烈搅拌2小时后，将混合物转移到高压釜中进行水热反应。待高压釜自然冷却至室温后，分离产品，并在50℃下烘干之后研磨成粉末，即得到Co-HCF/GO；
(3)以聚乙烯薄膜为基底，泡沫镍为集流器，将Co-HCF/GO、炭黑和聚四氟乙烯粉末按照质量比为8：1：1研磨成均匀浆状，均匀涂覆到两块1*2cm2的泡沫镍上，分别作为阴阳极。以电池隔膜做隔膜分开阴阳极，以PVA/Na2SO4作为电解质，即制备得到基于普鲁士蓝的全固态柔性对称超级电容器Co-HCF/GO/NF//Co-HCF/GO/NF。
2.根据权利要求1的一种基于普鲁士蓝的柔性对称超级电容器的制备方法，其特征在于：所得产品组装的柔性对称超级电容器，储能容量大，具备柔性可穿戴的特点。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130130049A1 (en) * 2009-12-22 2013-05-23 Pasi Moilanen Fabrication and application of polymer-graphitic material nanocomposites and hybride materials
CN105017527A (zh) * 2015-07-05 2015-11-04 桂林电子科技大学 一种负载普鲁士蓝纳米晶的石墨烯复合材料的制备方法及其应用
CN107799318A (zh) * 2017-10-24 2018-03-13 上海交通大学 普鲁士蓝/还原石墨烯复合薄膜材料及其制备方法和应用
CN108630446A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 北京大学深圳研究生院 用于非对称超级电容器的正极片及水系非对称超级电容器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130130049A1 (en) * 2009-12-22 2013-05-23 Pasi Moilanen Fabrication and application of polymer-graphitic material nanocomposites and hybride materials
CN105017527A (zh) * 2015-07-05 2015-11-04 桂林电子科技大学 一种负载普鲁士蓝纳米晶的石墨烯复合材料的制备方法及其应用
CN108630446A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 北京大学深圳研究生院 用于非对称超级电容器的正极片及水系非对称超级电容器
CN107799318A (zh) * 2017-10-24 2018-03-13 上海交通大学 普鲁士蓝/还原石墨烯复合薄膜材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU ZHANG等: "A flexible and high voltage symmetric supercapacitor based on hybrid configuration of cobalt hexacyanoferrate/reduced graphene oxide hydrogels", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 *
孙囡翾: "类普鲁士蓝材料和纳米Ni(OH)2的电化学性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

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