CN105655133A - 一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 - Google Patents
一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105655133A CN105655133A CN201610192099.9A CN201610192099A CN105655133A CN 105655133 A CN105655133 A CN 105655133A CN 201610192099 A CN201610192099 A CN 201610192099A CN 105655133 A CN105655133 A CN 105655133A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cathode material
- tantalum capacitor
- tantalum
- walled carbon
- ruthenium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 18
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims description 14
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 12
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 6
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- BIXNGBXQRRXPLM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(3+);trichloride;hydrate Chemical compound O.Cl[Ru](Cl)Cl BIXNGBXQRRXPLM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- -1 conductive black Chemical compound 0.000 claims description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229950000845 politef Drugs 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 abstract 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 abstract 4
- XWURZHGKODQZMK-UHFFFAOYSA-N O.[Ru]=O Chemical compound O.[Ru]=O XWURZHGKODQZMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 20
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000006250 one-dimensional material Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- LLYXJBROWQDVMI-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-4-nitrotoluene Chemical compound CC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1Cl LLYXJBROWQDVMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/0029—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
- H01G9/0425—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material specially adapted for cathode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提出了一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法，复合钽电容器的阴极材料是将水合氧化钌以高亲水性多壁碳纳米管和氧化石墨烯为载体沉积而成，然后将复合阴极材料热压在钽箔上制成钽基氧化钌电极，各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌27％至73％、高亲水性多壁碳纳米管16％至49％、氧化石墨烯5％至15％、导电剂1％至10％、粘结剂3％至8％。本发明的优点在于：将多壁碳纳米管经混合强酸处理后，该碳纳米管所含金属杂质减少，比表面积增加，亲水性得到大幅提高；同时由于处理后的碳纳米管与氧化石墨烯形成三维碳结构，增加了沉积在纳米碳上的水合氧化钌与电解液的接触面积，从而提高了钽基氧化钌电极的比容量和功率密度。
Description
技术领域
本发明涉及电化学电容器技术领域，尤其是涉及一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法。
背景技术
电化学电容器是一种基于法拉第氧化还原反应储能机理，兼具电池和传统电容器特点的储能器件，在国防装备，绿色能源、轨道交通、电动汽车领域都有广泛的应用前景。根据电极材料的不同，电化学电容器分为金属氧化物电容器和导电聚合物电容器，其中金属氧化物氧化钌是目前被公认最理想的电容器电极材料，但是氧化钌单独作为电极材料价格昂贵、分散性差，氧化钌与电解液接触面积有限，限制了氧化钌的优越性能。为了提高材料利用率和电极性能、降低电极成本，将氧化钌沉积在碳材料上制备成复合阴极材料，既可以增加氧化钌与电解液的接触面积，同时又可以克服电极成本高、循环性能差等缺点。
目前主要的碳材料有活性炭、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯等。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成中空的管体，是一种准一维纳米材料，分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，碳纳米管兼具比表面积利用率高以及良好的导电性，同时碳纳米管可以提高氧化钌分散性。但由于范德华力以及表面能的作用，碳纳米管易团聚缠绕，限制了电解液中离子的扩散，因此有必要对它进行处理，增加碳纳米管的分散性和亲水性。石墨烯是碳原子形成的二维蜂窝状晶格结构的一种新型碳材料，具有良好的功率特性。但由于单独使用石墨烯和氧化钌复合制备的电极，无法使沉积在石墨烯整个表面的氧化钌与电解液良好接触，限制了复合电极的性能。
针对以上材料的不足，有必要开发一种适合大规模工业生产的复合钽电容器的阴极材料及电极制备方法，增加氧化钌与电解液的接触面积，提高复合电极的比容量和功率密度。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法，该方法工艺简单、成本低、循环特性好，能有效提高电极片的比容量和功率密度。
本发明的一种技术方案是这样实现的：一种复合钽电容器的阴极材料，各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌27％至73％、高亲水性多壁碳纳米管16％至49％、氧化石墨烯5％至15％、导电剂1％至10％、粘结剂3％至8％。
本发明的另一种技术方案是这样实现的：一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，按以下步骤进行：步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将复合电极材料和导电剂研磨均匀的混合物，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在钽箔上。将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
作为一种优选的技术方案，所述的电极是钽基氧化钌-纳米碳复合电极。
作为一种优选的技术方案，所述的混合强酸包括浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢的一种或者多种。
作为一种优选的技术方案，所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素的一种或者多种。
作为一种优选的技术方案，所述的导电剂包括乙炔黑、导电石墨、导电炭黑、石墨烯、碳纳米管的一种或者多种。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明通过将准一维材料高亲水性多壁碳纳米管和二维材料多层氧化石墨烯复合，搭建了一个三维立体亲水性的空间电极结构，将氧化钌均匀沉积在三维电极结构上，有效增加了氧化钌与电解液溶液的接触面积，充分发挥氧化钌的优异性能，提高了钽基氧化钌电极的比容量和功率密度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明复合电极材料三维碳结构示意图。
图2为本发明复合钽电容器的阴极材料的SEM图。
图3为本发明复合钽电容器的电极片在不同扫描速率下的循环伏安图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-图3所示：复合电极材料各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌40％、高亲水性多壁碳纳米管32％、氧化石墨烯13％、导电剂10％、粘结剂5％。
步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；
步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和步骤1中制得的高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；
步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；
步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将步骤2制得的复合阴极材料和导电剂研磨均匀的混合物，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在步骤3得到的钽箔上，将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
实施例2
复合电极材料各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌50％、高亲水性多壁碳纳米管30％、氧化石墨烯10％、导电剂5％、粘结剂5％。
步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；
步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和步骤1中制得的高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；
步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；
步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将步骤2制得的复合阴极材料和导电剂研磨均匀，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在步骤3得到的钽箔上，将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
实施例3
复合电极材料各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌27％、高亲水性多壁碳纳米管49％、氧化石墨烯10％、导电剂7％、粘结剂7％。
步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；
步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和步骤1中制得的高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；
步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；
步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将步骤2制得的复合阴极材料和导电剂研磨均匀，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在步骤3得到的钽箔上，将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
实施例4
复合电极材料各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌73％、高亲水性多壁碳纳米管16％、氧化石墨烯5％、导电剂3％、粘结剂3％。
步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；
步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和步骤1中制得的高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；
步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；
步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将步骤2制得的复合阴极材料和导电剂研磨均匀，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在步骤3得到的钽箔上，将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
本发明通过将准一维材料高亲水性多壁碳纳米管和二维材料多层氧化石墨烯复合，搭建了一个三维立体亲水性的空间电极结构，将氧化钌均匀沉积在三维电极结构上，有效增加了氧化钌与电解液溶液的接触面积，充分发挥氧化钌的优异性能，提高了钽基氧化钌电极的比容量和功率密度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复合钽电容器的阴极材料，其特征在于，各物质所占质量百分比分别为：水合氧化钌27％至73％、高亲水性多壁碳纳米管16％至49％、氧化石墨烯5％至15％、导电剂1％至10％、粘结剂3％至8％。
2.一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1，将多壁碳纳米管分散在混合强酸中搅拌均匀，60℃至100℃高温处理2h至8h后，抽滤、水洗、干燥后得到高亲水性多壁碳纳米管；
步骤2，将水合三氯化钌溶解在40ml至60ml水中得到10mg/ml至20mg/ml的三氯化钌溶液，将氧化石墨烯和高亲水性多壁碳纳米管研磨均匀的混合物加入三氯化钌溶液中，搅拌0.5h至1h，150℃至200℃水热反应8h至12h后，抽滤、水洗、醇洗、150℃至200℃干燥24h后制得复合钽电容器的阴极材料；
步骤3，钽箔经10MPa压片0.5h，丙酮去油，碱液清洗，混合强酸去氧化膜等处理，100℃至120℃干燥2h后得清洁表面的钽箔；
步骤4，将粘结剂与N-甲基吡咯烷酮超声振荡0.5h至1h后得到胶体溶液，将复合电极材料和导电剂研磨均匀的混合物，超声处理0.5h至1h后，加入胶体溶液中，搅拌2h至3h后热压在钽箔上。将涂覆后的钽箔经45℃至60℃干燥4h，90℃至120℃干燥1h后，真空170℃至220℃烧结0.5h制得复合钽电容器的电极。
3.根据权利要求2所述的一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，其特征在于：所述的电极是钽基氧化钌-纳米碳复合电极。
4.根据权利要求2所述的一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，其特征在于：所述的混合强酸包括浓硝酸、浓硫酸、过氧化氢的一种或者多种。
5.根据权利要求2所述的一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素的一种或者多种。
6.根据权利要求2所述的一种复合钽电容器的阴极材料的制备方法，其特征在于：所述的导电剂包括乙炔黑、导电石墨、导电炭黑、石墨烯、碳纳米管的一种或者多种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610192099.9A CN105655133A (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610192099.9A CN105655133A (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105655133A true CN105655133A (zh) | 2016-06-08 |
Family
ID=56496618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610192099.9A Pending CN105655133A (zh) | 2016-03-30 | 2016-03-30 | 一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105655133A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106128763A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种大容量新型高能固体电解质铌电容器的制备方法 |
| CN106128764A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种高容量非固体电解质钽电容器及其制备方法 |
| CN106409510A (zh) * | 2016-06-14 | 2017-02-15 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种电容量稳定的铌钽复合电容器的制备方法 |
| CN110885079A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 天津大学 | 一种新型石墨烯—碳纳米管复合材料的制备方法 |
| CN114203448A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-18 | 株洲宏明日望电子科技股份有限公司 | 一种非固体电解质钽电容器的阴极及制备方法和钽电容器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903528A (zh) * | 2012-04-25 | 2013-01-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种快速制备导电碳与氧化钌复合电极材料的方法 |
| CN103762088A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-30 | 昆明纳太能源科技有限公司 | 一种新型超级电容器及其制备方法 |
| CN103887078A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 成都达艾斯科技有限公司 | 氧化钌基电极材料的制备方法 |
| CN103887077A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 成都达艾斯电子有限公司 | 一种超级电容器及其制备方法 |
| CN103996546A (zh) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯复合材料及其制备方法、电化学电容器及其电极 |
-
2016
- 2016-03-30 CN CN201610192099.9A patent/CN105655133A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102903528A (zh) * | 2012-04-25 | 2013-01-30 | 哈尔滨工程大学 | 一种快速制备导电碳与氧化钌复合电极材料的方法 |
| CN103996546A (zh) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯复合材料及其制备方法、电化学电容器及其电极 |
| CN103762088A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-30 | 昆明纳太能源科技有限公司 | 一种新型超级电容器及其制备方法 |
| CN103887078A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 成都达艾斯科技有限公司 | 氧化钌基电极材料的制备方法 |
| CN103887077A (zh) * | 2014-03-04 | 2014-06-25 | 成都达艾斯电子有限公司 | 一种超级电容器及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| WEI WANG 等: "Hydrous ruthenium oxide nanoparticles anchored to graphene and carbon nanotube hybrid foam for supercapacitors", 《SCIENCE REPORTS》 * |
| XIAN LENG 等: "Hydrothermal synthesis and pseudo capacitance behavior of a highly homogeneous dispersed graphene sheets ruthenium oxide nanocomposite", 《RSC ADVANCES》 * |
| YI-TING SHIH 等: "Electrochemical capacitance characteristics of patterned ruthenium dioxide-carbon nanotube nanocomposites grown onto graphene", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 * |
| 卢云 等: "导电剂对氧化钌基超级电容器电极材料性能的影响", 《功能材料》 * |
| 王晓慧: "碳纳米管和石墨烯负载二氧化钌复合电容材料的绿色制备和性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 * |
| 甘卫平 等: "超级电容器用(RuO2-Co3O4)·nH2O 复合薄膜电极的制备及其性能", 《无机材料学报》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106128763A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种大容量新型高能固体电解质铌电容器的制备方法 |
| CN106128764A (zh) * | 2016-06-14 | 2016-11-16 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种高容量非固体电解质钽电容器及其制备方法 |
| CN106409510A (zh) * | 2016-06-14 | 2017-02-15 | 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 | 一种电容量稳定的铌钽复合电容器的制备方法 |
| CN110885079A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 天津大学 | 一种新型石墨烯—碳纳米管复合材料的制备方法 |
| CN114203448A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-03-18 | 株洲宏明日望电子科技股份有限公司 | 一种非固体电解质钽电容器的阴极及制备方法和钽电容器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | N-doped hierarchically porous carbon derived from grape marcs for high-performance supercapacitors | |
| Zang et al. | Enhancing capacitance performance of Ti 3 C 2 T x MXene as electrode materials of supercapacitor: from controlled preparation to composite structure construction | |
| Chen et al. | Holey graphene-based nanocomposites for efficient electrochemical energy storage | |
| Li et al. | Hierarchical MoS2/NiCo2S4@ C urchin-like hollow microspheres for asymmetric supercapacitors | |
| Chen et al. | Self-assembled porous biomass carbon/RGO/nanocellulose hybrid aerogels for self-supporting supercapacitor electrodes | |
| Cherusseri et al. | Flexible supercapacitor electrodes using metal–organic frameworks | |
| Fu et al. | Composites of metal oxides and intrinsically conducting polymers as supercapacitor electrode materials: the best of both worlds? | |
| Dang et al. | Rational design of Ti3C2/carbon nanotubes/MnCo2S4 electrodes for symmetric supercapacitors with high energy storage | |
| Zhang et al. | One-step synthesis of the reduced graphene oxide@ NiO composites for supercapacitor electrodes by electrode-assisted plasma electrolysis | |
| Mustaqeem et al. | Rational design of metal oxide based electrode materials for high performance supercapacitors–A review | |
| Vafakhah et al. | A review on free-standing electrodes for energy-effective desalination: Recent advances and perspectives in capacitive deionization | |
| Yang et al. | Conducting polymer composites: material synthesis and applications in electrochemical capacitive energy storage | |
| Salinas-Torres et al. | Strategies to enhance the performance of electrochemical capacitors based on carbon materials | |
| Zhang et al. | All-solid-state asymmetric supercapacitors based on ZnO quantum dots/carbon/CNT and porous N-doped carbon/CNT electrodes derived from a single ZIF-8/CNT template | |
| Yang et al. | Rational synthesis of carbon shell coated polyaniline/MoS 2 monolayer composites for high-performance supercapacitors | |
| Lu et al. | Nitrogen-containing ultramicroporous carbon nanospheres for high performance supercapacitor electrodes | |
| Wang et al. | Dimensional optimization enables high-performance capacitive deionization | |
| Liu et al. | Inorganic nanostructured materials for high performance electrochemical supercapacitors | |
| EP3022785B1 (en) | Microtubes made of carbon nanotubes | |
| Kim et al. | Great improvement in pseudocapacitor properties of nickel hydroxide via simple gold deposition | |
| Hsu et al. | Graphene oxides and carbon nanotubes embedded in polyacrylonitrile-based carbon nanofibers used as electrodes for supercapacitor | |
| Vinoth et al. | SnO2-decorated multiwalled carbon nanotubes and Vulcan carbon through a sonochemical approach for supercapacitor applications | |
| CN105655133A (zh) | 一种复合钽电容器的阴极材料及其制备方法 | |
| Lamiel et al. | Synthesis of mesoporous RGO@(Co, Mn) 3O4 nanocomposite by microwave-assisted method for supercapacitor application | |
| Chen et al. | Enhanced capacitance performance by coupling 2D conductive metal–organic frameworks and conducting polymers for hybrid supercapacitors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160608 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |