CN102800487A

CN102800487A - 用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料及其应用

Info

Publication number: CN102800487A
Application number: CN2012102805862A
Authority: CN
Inventors: 胡秀杰; 白晓霞; 严峻; 孙承华; 周树云; 肖时卓; 陈萍
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: CN102800487B

Abstract

本发明属于超级电容器储能器件领域，特别涉及用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料及其应用。将三维的PEDOT的纳米结构材料或三维的PEDOT的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物、乙炔黑和PTFE或PVDF混合均匀，制备得到所述电极材料；其中：三维的PEDOT的纳米结构材料或三维的PEDOT的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的质量百分含量为75%～100%，乙炔黑的质量百分含量为0%～15%，PTFE或PVDF的质量百分含量为0%～10%。将本发明的电极材料压制或涂覆在型号为316L的不锈钢集流体上，制成电极，真空干燥，然后经过压片机压制，压力为1～10MPa，得到用于制备超级电容器的电极片。

Description

用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料及其应用

技术领域

本发明属于超级电容器储能器件领域，特别涉及用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的导电聚合物或其与过渡金属氧化物的复合物的电极材料及其应用。

背景技术

超级电容器是近年来发展较为迅速的一种介于电池和传统电容器之间的新型电化学储能器件。与传统电容器相比，它具有较高的能量密度、较大的功率密度、较长的循环寿命及快速电荷分离等特性，很好地填补了传统电容器和化学电源之间的空白，并以其优越的性能及广阔的应用前景而受到国内外的广泛关注。目前已经应用于各类机动车辆的启动电源、固定线路电动车的牵引电源、安全气囊、UPS系统、电磁开关、光伏电池蓄电、电网稳定、无线电发射等功率器件中。在军事领域，也有将超级电容器应用于坦克、火箭牵引等启动能源之中。

电化学超级电容器储能主要分为两类：法拉第赝电容器和双电层电容器。通常，在相同体积或重量的情况下，赝电容器的电容量约为双电层电容器的电容量的10～100倍。赝电容器的电极材料主要包括过渡金属氧化物和导电聚合物。例如氧化钌水合物的比容量可高达约1000F/g，但贵金属其高昂的价格以及较大的毒性，阻碍了其在商业中的广泛应用。相比而言，导电聚合物则兼具价格低廉、高导电性、易于合成加工等优点而备受关注。特别是聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT），与聚苯胺或者聚吡咯相比，具有更好的稳定性，主要表现为电导率稳定性和环境稳定性，同时表现出快速可逆的掺杂/脱掺杂速率等特性，在超级电容器领域具备更大的优势。

CN 101635201A公开了一种聚吡咯纳米线阵列电极，并将其应用在超级电容器领域，表现出了较好的电容特性。但此阵列电极所采用的制备方法是电化学聚合，因此其稳定性和重复性不易控制，同时不能大规模合成，很大程度上限制了其实际应用。

CN 101599369A公开了一种掺杂金属离子聚苯胺用于超级电容器电极材料，经过三电极体系测试，其在水体系电解液中比容量为350F/g，在有机电解液中质量比容量为100F/g。专利中报道的比容量是在三电极体系下测试的，并未进行电容器的组装，与两电极测试系统相比，比容量值远远偏高，与实际应用相差较远。

目前，通过研究改善超级电容器的电容特性，比较直接有效的方法就是通过提高超级电容器活性材料的电导率及比表面积。近年来，3D结构纳米材料，由于其具有特殊的结构和功能，能够有效促进电解液中离子的传递、电极材料中电荷的转移，同时缩短离子、电子的扩散距离而很好地满足超级电容器的电极材料的要求。本案发明人在CN 201010243098.5中公开了新型3D“菊花状”的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料的制备方法，该方法简便易行，可批量生产3D“菊花状”的PEDOT的纳米结构材料，能够很好的满足商业应用要求。此外，这种材料由于具有较高的电导率及较大的比表面积，将其作为超级电容器的电极材料可进一步研究其电容特性。通常，导电聚合物超级电容器的电极材料，由于在充放电过程中受力不均，在可逆掺杂/脱掺杂过程中导电聚合物骨架存在一定的膨胀和收缩，影响超级电容器的循环使用寿命。因此，通过复合过渡金属氧化物提高其比电容并同时改善其循环使用的稳定性是本发明的目的所在。目前对于3D纳米结构的聚噻吩类导电聚合物及其与过渡金属氧化物的复合物分别作为超级电容器的电极材料尚没有文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的是提供用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的导电聚合物或其与过渡金属氧化物的复合物的电极材料。

本发明的再一目的是提供用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的导电聚合物或其与过渡金属氧化物的复合物的电极材料的应用。

本发明的用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的电极材料的组分及含量为：

作为活性材料的三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料或三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的质量百分含量为75%～100%，作为导电剂的乙炔黑的质量百分含量为0%～15%，作为粘结剂的聚四氟乙烯（PTFE）或聚偏氟乙烯（PVDF）的质量百分含量为0%～10%。

所述的三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的粒径在500nm～900nm之间。

所述的三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物中的二氧化锰颗粒的粒径在2～10nm之间。

本发明的用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的电极材料的制备方法，将作为活性材料的三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料或三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物、作为导电剂的乙炔黑和作为粘结剂的PTFE或PVDF混合均匀，制备得到用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料；其中：三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料或三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的质量百分含量为75%～100%，乙炔黑的质量百分含量为0%～15%，PTFE或PVDF的质量百分含量为0%～10%。

所述的三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的制备方法包括以下步骤：

1）将三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料置于无水乙醇中，超声分散，得到浓度为0.005～1g/L的含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液；

2）将高锰酸钾置于去离子水中，搅拌，得到浓度为5～100mmol/L的高锰酸钾水溶液；

3)在搅拌条件下，将步骤2)得到的高锰酸钾水溶液加入到步骤1)得到的含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液中，在搅拌条件下进行反应（一般反应的时间为10分钟左右），得到含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩与二氧化锰颗粒的复合物的棕黑色混合液；其中：高锰酸钾水溶液与含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液的体积比为1：1；

4）将步骤3）得到的含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩与二氧化锰颗粒的复合物的棕黑色混合液离心分离，得到棕黑色固体沉淀物；洗涤此棕黑色固体沉淀物并干燥，得到三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物。

所述的三维（3D）的聚（3，4-二氧乙基）噻吩（PEDOT）的纳米结构材料为CN 201010243098.5中公开的纳米材料。

所述的洗涤优选是先用去离子水洗涤棕黑色固体沉淀物并离心分离，然后再用体积比为1:1的水和乙醇的混合溶剂进行洗涤棕黑色固体沉淀物，直到上清液为无色；最后再用去离子水洗涤。

所述的干燥优选是在80℃左右下进行真空干燥。

本发明的用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的电极材料在超级电容器中的应用：将用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料压制（一般压力为1～10MPa）在型号为316L的不锈钢集流体上（优选用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料的厚度为10μm～500μm），得到电极片；或将用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料涂覆在型号为316L的不锈钢集流体上，制成电极，真空干燥，然后经过压片机压制，压力为1～10MPa，得到电极片；选取两块电极片，中间利用隔膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射电解液，组装成三明治对称型超级电容器。

所述的真空干燥，优选是在温度为40℃下进行真空干燥2～24小时。

所述的隔膜选自聚四氟乙烯类隔膜、玻璃纤维纸、商用滤纸、Nafion系列隔膜中的一种。

所述的电解液的浓度为0.5～2mol/L；选自高氯酸锂水溶液、高氯酸钠水溶液、高氯酸钾水溶液、氯化钠水溶液、氯化钾水溶液中的一种。

测量由本发明的用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的电极材料制备得到的超级电容器，其在电压范围0～1V，电流密度为0.5～50A/g时，质量比电容为60～143F/g，能量密度为8.3～20Wh/kg，功率密度为0.5～50kW/kg；循环充放电1000次后，质量比容量值仍保持初始值的90%以上。

本发明的用于超级电容器的三维（3D）纳米结构的电极材料的制备方法简单、易行、可控且利于规模制备。本发明的电极材料与其它导电聚合物相比，本发明的电极材料具有特殊的3D结构（具有“菊花状”）及具有高电导率，同时具有大的比表面积，是一种性能优异的超级电容器的电极材料，当电流密度为0.5A/g时，PEDOT/MnO₂作为电极材料时，其质量比电容高达143F/g，能量密度为20Wh/kg，单纯的三维PEDOT质量比电容为90F/g，均高于一维（1D）结构PEDOT的质量比容量，充分体现了其3D纳米结构的优势；同时三维PEDOT/MnO₂作为电极材料时，其功率密度可高达50kW/kg，满足超级电容器的大功率快速充放电要求，因此其在超级电容器领域具有很好的应用前景。

附图说明

图1.本发明实施例1的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物的透射电镜照片。

图2.本发明实施例1的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物的高分辨透射电镜照片。

图3.本发明实施例2的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物作为电极材料，组装成三明治对称型超级电容器，所测超级电容器的循环稳定性图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但这些实施例并不是对本发明保护范围的限制。

实施例1.

a）依照CN 201010243098.5公开的方法制备3D的PEDOT纳米结构材料。在三相体系中，将琥珀酸酯磺酸钠置于对二甲苯溶剂中，超声并且持续搅拌使琥珀酸酯磺酸钠溶解，得到含有琥珀酸酯磺酸钠的浓度为1.5mol/L的溶液；将FeCl₃置于去离子水中，搅拌使FeCl₃溶解，得到浓度为7mol/L的FeCl₃水溶液；将浓度为7mol/L的FeCl₃水溶液加入到含有琥珀酸酯磺酸钠的浓度为1.5mol/L的溶液中，其中：浓度为7mol/L的FeCl₃水溶液中的水的摩尔量是琥珀酸酯磺酸钠摩尔量的15倍，搅拌均匀；加入0.4mL单体3,4-二氧乙基噻吩（EDOT），在室温下进行聚合反应24小时后，得到含有三维“菊花状”的PEDOT的纳米结构材料的黑色混合液，离心分离，先将上层混合溶液离心除去，得到黑色固体沉淀物；将此黑色固体沉淀物先用无水乙醇洗涤并离心分离，然后再用体积比为1:1的水和乙醇的混合溶剂进行洗涤，直到上清液为无色；最后再用去离子水洗涤；将得到的黑色固体沉淀物在60℃下真空干燥，得到黑色固体，即为三维（菊花状）的PEDOT的纳米结构材料；

b）将步骤a)得到的三维的PEDOT的纳米结构材料置于20mL无水乙醇中，超声分散，得到浓度为0.5g/L的含有三维的PEDOT的无水乙醇分散液；

c）将高锰酸钾置于20mL去离子水中，搅拌使高锰酸钾溶解，得到浓度为10mmol/L的高锰酸钾水溶液；

d)在搅拌条件下，将步骤c)得到的高锰酸钾水溶液加入到步骤b)得到的含有三维的PEDOT的无水乙醇分散液中，搅拌使两溶液充分反应10分钟，得到含有三维的PEDOT与二氧化锰颗粒的复合物的棕黑色混合液；其中：高锰酸钾水溶液与含有三维的PEDOT的无水乙醇分散液的体积比为1：1；

e）将步骤d）得到的含有三维的PEDOT与二氧化锰颗粒的复合物的棕黑色混合液离心分离，将上层混合溶液离心除去，得到棕黑色固体沉淀物；将此棕黑色固体沉淀物先用去离子水洗涤并离心分离，然后再用体积比为1:1的水和乙醇的混合溶剂进行洗涤，直到上清液为无色；最后再用去离子水洗涤；将得到的棕黑色固体沉淀物在80℃下真空干燥，得到棕黑色固体，即为3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物，其透射电镜照片如图1所示，高分辨图如图2所示。所述的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物的粒径大约为800～900nm，二氧化锰颗粒的粒径为2～5nm。

将上述制备得到的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物作为制备用于超级电容器的3D纳米结构的电极材料，制备方法为：按照作为活性材料的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物：作为导电剂的乙炔黑：作为粘结剂的PTFE的质量比为85：5：10进行混合均匀，得到电极材料的混合浆料。

将上述制备得到的所述的电极材料的混合浆料用于制备超级电容器中的电极片的电极材料，其电极片的制备方法为：将混合浆料涂覆在型号为316L不锈钢集流体上，制成电极，40℃真空干燥5小时，然后经过压片机压制，压力为4MPa，即得电极片。选取两个上述所得的电极片，中间利用聚四氟乙烯膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射作为电解液的0.5mol/L的氯化钾水溶液，组装成三明治对称型超级电容器。

利用两电极体系测试上述得到的三明治对称型超级电容器的电容特性，在电压范围为0～1V，当电流密度为0.5A/g时，质量比电容为143F/g，能量密度为20Wh/kg，功率密度为500W/kg；当电流密度为50A/g时，功率密度可高达50kW/kg，具有优异的快速充放电特性，循环1000次后，质量比容量值仍保持初始值的90%以上。

实施例2.

制备方法及条件基本与实施例1相同，只是改变步骤b)配制的含有三维的PEDOT的无水乙醇分散液的浓度为1g/L，改变步骤c)配制的高锰酸钾水溶液的浓度为80mmol/L；仍得到3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物活性材料，该活性材料的粒径大约为500～700nm，二氧化锰颗粒的粒径为10nm。

将上述制备得到的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物作为制备用于超级电容器的3D纳米结构的电极材料，制备方法为：按照作为活性材料的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物：作为导电剂的乙炔黑：作为粘结剂的PTFE的质量比为80：15：5进行混合均匀，得到电极材料的混合浆料。

将上述制备得到的所述的电极材料的混合浆料用于制备超级电容器中的电极片的电极材料，其电极片的制备方法为：将混合浆料涂覆在型号为316L不锈钢集流体上，制成电极，40℃真空干燥2小时，然后经过压片机压制，压力为8MPa，即得电极片。选取两个上述所得的电极片，中间利用Nafion117膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射作为电解液的1.5mol/L的高氯酸钾水溶液，组装成三明治对称型超级电容器。

利用两电极体系测试上述得到的三明治对称型超级电容器的电容特性，在电压范围为0～1V，当电流密度为0.5A/g时，质量比电容为134F/g，能量密度为18.6Wh/kg，功率密度为500W/kg；当电流密度为50A/g时，功率密度可高达50kW/kg，具有优异的快速充放电特性，循环1000次后，质量比容量值仍保持初始值的90%以上。所测超级电容器的循环稳定性如图3所示。

实施例3.

制备方法及条件基本与实施例1相同，只是改变步骤b)配制的含有三维的PEDOT的无水乙醇分散液的浓度为0.005g/L，改变步骤c)配制的高锰酸钾水溶液的浓度为100mmol/L；仍得到3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物活性材料，该活性材料的粒径大约为600～900nm，二氧化锰颗粒的粒径为2nm。

将上述制备得到的3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物直接作为用于制备超级电容器中的电极片的电极材料使用。其电极片的制备方法为：用压力为10MPa的压力，将3D的PEDOT纳米结构材料与MnO₂颗粒的复合物压制在型号为316L不锈钢集流体上，厚度为10μm～500μm，制成电极片。选取两个上述所得的电极片，中间利用商用滤纸膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射作为电解液的2mol/L的氯化钠水溶液，组装成三明治对称型超级电容器。

利用两电极体系测试上述得到的三明治对称型超级电容器的电容特性，在电压范围为0～1V，当电流密度为0.5A/g时，质量比电容为60F/g，能量密度为8.3Wh/kg，功率密度为500W/kg；当电流密度为5A/g时，功率密度可高达5000W/kg，具有优异的快速充放电特性，循环1000次后，质量比容量值仍保持初始值的90%以上。

实施例4.

与实施例1的步骤a）相同，依照CN 201010243098.5公开的方法制备3D的PEDOT纳米结构材料，该材料的粒径为700～900nm。

将上述制备得到的3D的PEDOT纳米结构材料作为制备用于超级电容器的3D纳米结构的电极材料，制备方法为：按照作为活性材料的3D的PEDOT纳米结构材料：作为导电剂的乙炔黑：作为粘结剂的PTFE的质量比为75：15：10进行混合均匀，得到电极材料的混合浆料。

将上述制备得到的所述的电极材料的混合浆料用于制备超级电容器中的电极片的电极材料，其电极片的制备方法为：将混合浆料涂覆在型号为316L不锈钢集流体上，制成电极，40℃真空干燥5小时，然后经过压片机压制，压力为2MPa，即得电极片。选取两个上述所得的电极片，中间利用玻璃纤维纸隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射作为电解液的1.2mol/L高氯酸锂水溶液，组装成三明治对称型超级电容器。

利用两电极体系测试上述得到的三明治对称型超级电容器的电容特性，在电压范围为0～1V，当电流密度为0.5A/g时，质量比电容为90F/g，能量密度为12.3Wh/kg，功率密度为500W/kg；当电流密度为50A/g时，功率密度可高达50kW/kg，具有优异的快速充放电特性，循环1000次后，质量比容量值仍保持初始值的90%以上。比较例.

依照J.Mater.Chem.,2011,21,7123方法制备1D的PEDOT纳米纤维结构材料。将上述制备得到的1D的PEDOT纳米纤维结构材料作为用于超级电容器的电极材料，制备方法为：按照作为活性材料的1D的PEDOT纳米纤维结构材料：作为导电剂的乙炔黑：作为粘结剂的PTFE的质量比为80：10：10进行混合均匀，得到电极材料的混合浆料。

将上述制备得到的所述的电极材料的混合浆料用于制备超级电容器中的电极片的电极材料，其电极片的制备方法为：将混合浆料涂覆在型号为316L不锈钢集流体上，制成电极，40℃真空干燥5小时，然后经过压片机压制，压力为7MPa，即得电极片。选取两个上述所得的电极片，中间利用聚四氟乙烯膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射作为电解液的1.5mol/L的高氯酸钠水溶液，组装成三明治对称型超级电容器。利用两电极体系测试上述得到的三明治对称型超级电容器的电容特性，在电压范围为0～1V，当电流密度为0.5A/g时，质量比电容为70F/g，能量密度为9.7Wh/kg，功率密度为500W/kg；当电流密度为20A/g时，功率密度为20kW/kg，循环1000次后，质量比容量值保持初始值的70%。测试结果表明1D的PEDOT纳米纤维结构材料的质量比容量及循环稳定性等电容特性均低于3D结构的活性材料。

这是因为3D的纳米结构活性材料具有更高的导电性，同时其特殊结构具有较大比表面积，有利于增大电极和电解液的接触面积，从而提供更大的有效反应面积，此外，这种特殊结构也为电化学反应提供了良好的电子和离子扩散通道，缩短了离子的扩散距离，提高了超电容特性。因此，本发明3D的纳米结构超级电容器电极材料具有高比电容和高循环寿命，高功率和能量密度，将在各类机动车辆、通讯及信号控制等领域具有非常广阔的应用前景。

Claims

1.一种用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料，其特征是，所述的电极材料的组分及含量为：三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料或三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的质量百分含量为75%～100%，乙炔黑的质量百分含量为0%～15%，聚四氟乙烯或偏氟乙烯的质量百分含量为0%～10%。

2.根据权利要求1所述的用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料，其特征是：所述的三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物的粒径在500nm～900nm之间。

3.根据权利要求1或2所述的用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料，其特征是：所述的三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物中的二氧化锰颗粒的粒径在2～10nm之间。

4.根据权利要求1或2所述的用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料，其特征是，所述的三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料与二氧化锰颗粒的复合物是由以下方法制备得到的：

1）将三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的纳米结构材料置于无水乙醇中，超声分散，得到浓度为0.005～1g/L的含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液；

3)在搅拌条件下，将步骤2)得到的高锰酸钾水溶液加入到步骤1)得到的含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液中，在搅拌条件下进行反应，得到含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩与二氧化锰颗粒的复合物的棕黑色混合液；其中：高锰酸钾水溶液与含有三维的聚（3，4-二氧乙基）噻吩的无水乙醇分散液的体积比为1：1；

5.根据权利要求4所述的用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料，其特征是，所述的洗涤是先用去离子水洗涤棕黑色固体沉淀物并离心分离，然后再用体积比为1:1的水和乙醇的混合溶剂进行洗涤棕黑色固体沉淀物，直到上清液为无色；最后再用去离子水洗涤。

6.一种根据权利要求1～5任意一项所述的用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料的应用，其特征是：将用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料压制在型号为316L的不锈钢集流体上，得到电极片；或将用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料涂覆在型号为316L的不锈钢集流体上，制成电极，真空干燥，然后经过压片机压制，压力为1～10MPa，得到电极片；选取两块电极片，中间利用隔膜隔开，外侧通过聚四氟乙烯壳固定，再注射电解液，组装成超级电容器。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的将用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料压制在型号为316L的不锈钢集流体上，其用于超级电容器的三维纳米结构的电极材料的厚度为10μm～500μm。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的隔膜选自聚四氟乙烯隔膜、玻璃纤维纸、商用滤纸和Nafion系列隔膜中的一种。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的电解液的浓度为0.5～2mol/L；选自高氯酸锂水溶液、高氯酸钠水溶液、高氯酸钾水溶液、氯化钠水溶液和氯化钾水溶液中的一种。

10.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的超级电容器在电压范围0～1V，电流密度为0.5～50A/g时，质量比电容为60～143F/g，能量密度为8.3～20Wh/kg，功率密度为0.5～50kW/kg。