电容器电极材料和电容器电极及其制备方法以及超级电容器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115910625A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202110955359.4(22)申请日2021.08.19(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(72)发明人李欢荣峻峰谢婧新杨宇翔宗明生吴耿煌(74)专利代理机构北京润平知识产权代理有限公司11283专利代理师刘国平顾映芬(51)Int.Cl.H01G11/36(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书2页说明书11页附图4页(54)发明名称电容器电极材料和电容器电极及其制备方法以及超级电容器(57)摘要本发明涉及电化学储能技术领域，公开了一种电容器电极材料，该电极材料含有活性物质、导电剂和粘合剂，活性物质为硫掺杂纳米碳笼，硫掺杂纳米碳笼具有微孔结构和介孔结构，硫掺杂纳米碳笼的BET比表面积大于500m2/g，微孔内比表面积占总比表面积的比例低于30％；该硫掺杂纳米碳笼的总孔体积大于1cm3/g，微孔孔体积占总孔体积的比例小于15％；由X射线光电子能谱测得该硫掺杂纳米碳笼的表面的碳的质量百分含量为80‑98％，硫的质量百分含量为0.1‑10％。该电极材料中含有的硫掺杂纳米碳笼具有以介孔为主的多级孔结构，有利于电解液离子的传输，同时具有较高的硫掺杂量和较大的比表面积，结合导电剂和粘合剂，在超级电容器中表现出较好的倍率性能、较高的比容量和较高的比电容。CN115910625ACN115910625A权利要求书1/2页1.一种电容器电极材料，该电容器电极材料含有活性物质、导电剂和粘合剂，其特征在于，所述活性物质为硫掺杂纳米碳笼，所述硫掺杂纳米碳笼具有微孔结构和介孔结构，所述硫掺杂纳米碳笼的BET比表面积大于500m2/g，微孔内比表面积占总比表面积的比例低于30％；所述硫掺杂纳米碳笼的总孔体积大于1cm3/g，微孔孔体积占总孔体积的比例小于15％；由X射线光电子能谱测得所述硫掺杂纳米碳笼的表面的碳的质量百分含量为80‑98％，硫的质量百分含量为0.1‑10％。2.根据权利要求1所述的电容器电极材料，其中，所述硫掺杂纳米碳笼的BET比表面积为500‑1600m2/g，微孔内比表面积占总比表面积的比例低于20％；所述硫掺杂纳米碳笼的总孔体积大于1.4cm3/g，微孔孔体积占总孔体积的比例低于10％；由X射线光电子能谱测得所述硫掺杂纳米碳笼的表面的碳的质量百分含量为84‑95％，硫的质量百分含量为0.2‑5％；优选地，所述硫掺杂纳米碳笼的孔径分布曲线中，在0.59‑0.63nm处存在微孔分布峰，在2.73‑4.1nm和3.877‑15.6nm处存在两个介孔分布峰。3.根据权利要求1或2所述的电容器电极材料，其中，所述硫掺杂纳米碳笼具有球形或类球形形貌；优选地，所述硫掺杂纳米碳笼的直径为2‑200nm，优选为3‑50nm。4.根据权利要求1或2所述的电容器电极材料，其中，所述硫掺杂纳米碳笼的拉曼曲线中，ID/IG的范围为0.5‑1.5，优选为0.5‑1.1；优选地，以所述硫掺杂纳米碳笼的表面的硫的总量为基准，所述硫掺杂纳米碳笼的X射线光电子能谱中，由对应于162‑166eV的特征谱峰确定的硫的质量百分含量为2‑90％，优选为70‑88％。5.根据权利要求1‑3中任意一项所述的电容器电极材料，其中，活性物质、导电剂和粘合剂的质量比为7‑18：0‑3：1，优选为8‑18：1‑3：1。6.根据权利要求1或5所述的电容器电极材料，其中，所述导电剂选自乙炔黑、科琴黑、石墨烯和碳纳米管中的至少一种，优选为乙炔黑。7.根据权利要求1或5所述的电容器电极材料，其中，所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、丁苯橡胶乳液和丙烯腈共聚物水分散液中的至少一种，优选为聚四氟乙烯。8.一种电容器电极，该电容器电极包括集流体及涂覆和/或填充于所述集流体上的电极材料，其特征在于，所述电极材料为权利要求1‑7中任意一项所述的电容器电极材料。9.根据权利要求8所述的电容器电极，其中，所述集流体选自不锈钢网、泡沫镍、铝箔和铜箔中的任意一种，优选为不锈钢网。10.一种电容器电极的制备方法，该制备方法包括将含有电容器电极材料与溶剂的浆料涂覆和/或填充在集流体上，干燥，压延或不压延，其特征在于，所述电容器电极材料为权利要求1‑7中任意一项所述的电容器电极材料。11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，所述溶剂为无水乙醇和/或N‑甲基吡咯烷酮，优选为无水乙醇。12.一种超级电容器，该超级电容器包括极芯和电解液，所述极芯和电解液密封在电池壳体内，所述极芯包括电极及隔膜，其特征在于，所述电极为权利要求8或9所述