1.本发明涉及一种电极材料，尤其涉及一种基于气凝胶的电极、制备方法及固态铝电解电容器。
背景技术：
2.石墨烯衍生物因其高的比表面积，良好的电导率和稳定的电化学性能而在能量存储领域具有巨大潜力。对于具有三维(3d)多孔结构的石墨烯基电极，石墨烯片的层间堆叠极大地限制了它们的电容性能，因此阻碍了它们的广泛应用。
3.石墨烯和石墨烯衍生物因其良好的导电性和稳定的电化学性能而被广泛用作超级电容器的电极材料。独特的分层结构，特别是赋予石墨烯基材料更大的比表面积，更高的离子传输率不幸的是，薄层结构同时产生的强π
‑
π相互作用和范德华力同时会导致不可逆的聚集和石墨烯层之间的严重堆积。由于聚集石墨烯片的事实由于牺牲了大量的表面积，宏观的基于石墨烯的电极的电容通常远低于预期。目前已经有几种策略来克服这一障碍。石墨烯与其他材料的偶联，例如碳的同素异形体；新型二维材料，例如导电聚合物，例如已经发现聚吡咯是有效的解决方案之一。然而，受添加材料或合成方法的影响，这些电极的倍率能力和循环稳定性变得更糟。
技术实现要素：
4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于气凝胶的电极、制备方法，这种电极具有高的比电容，出色的倍率能力以及高的电容保持率。
5.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种基于气凝胶的电极，包括还原氧化石墨烯和pedot：pss；还原氧化石墨烯和pedot：pss形成气凝胶后压制形成电极片，在所述还原氧化石墨烯片的互连结构中加入有pedot：pss。
6.上述的基于气凝胶的电极，优选的，所述还原氧化石墨烯与pedot：pss的重量比为5：1
‑
2：1。
7.一种基于气凝胶的电极的制备方法，包括以下步骤；
8.1)将还原氧化石墨烯分散到去离子水中形成还原氧化石墨烯的分散液，每克还原氧化石墨烯分散到0.2
‑
0.5l去离子水中；
9.2)将pedot：pss粉末分散到去离子水中形成pedot：pss的水溶液；
10.3)将步骤2)的pedot：pss的水溶液加入到步骤1)还原氧化石墨烯的分散液中，还原氧化石墨烯与pedot：pss的重量比为5：1
‑
2：1；
11.4)将h2so4溶液逐渐添加到步骤3)的混合溶液中，使得混合溶液的ph值小于2，所述h2so4溶液的浓度为0.5
‑
1.5mol/l；
12.5)将步骤4)的混合溶液转移到高压釜中，在150
‑
200℃的条件下加热10小时以上，形成圆柱形水凝胶；
13.6)将步骤5)形成的水凝胶浸入到hno3溶液中2小时
‑
4小时后用去离子水清洗至中
性(去除多余的pss)；hno3溶液的温度在50
‑
70℃；
14.7)将步骤6)的水凝胶冷冻干燥形成气凝胶；
15.8)将步骤7)的气凝胶压成预设的尺寸大小形成电极，压制气凝胶的时候压力不小于6mpa。
16.上述的基于气凝胶的电极的制备方法，优选的，所述步骤8)中是将步骤7)的气凝胶压制在电极片上。
17.上述的基于气凝胶的电极的制备方法，优选的，所述电极片包括铝箔、钛箔或者碳片。
18.与现有技术相比，本发明的优点在于：在本发明中的电极中，还原氧化石墨烯(rgo)主要充当活性材料，而pedot:pss是还原氧化石墨烯薄板之间的隔离剂和交联剂，有效的防止了还原氧化石墨烯层与层之间的堆叠，降低了还原氧化石墨烯连接处的电阻。石墨烯的层状结构和pedot：pss的出色导电性能均有助于电解质离子的快速传输。本发明中所制备的电极在电流密度为0.2ag
‑1时的重量比电容为471fg
‑1(在1mol/l硫酸(h2so4)中)。0.2ag
‑1，在20ag
‑1的20,000个循环中，具有出色的电容保持率98.71％。
具体实施方式
19.为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
20.需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
21.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
22.实施例1
23.一种基于气凝胶的电极，包括还原氧化石墨烯和pedot：pss；还原氧化石墨烯和pedot：pss形成气凝胶后压制形成电极片，在所述还原氧化石墨烯片的互连结构中加入有pedot：pss。
24.在本实施例中，还原氧化石墨烯与pedot：pss的重量比为4：1。
25.3、根据权利要求1或2所述的基于气凝胶的电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；1)将还原氧化石墨烯分散到去离子水中形成还原氧化石墨烯的分散液，每克还原氧化石墨烯分散到0.2
‑
0.5l去离子水中；
26.2)将pedot：pss粉末分散到去离子水中形成pedot：pss的水溶液；
27.3)将步骤2)的pedot：pss的水溶液加入到步骤1)还原氧化石墨烯的分散液中，还原氧化石墨烯与pedot：pss的重量比为4：1；
28.4)将h2so4溶液逐渐添加到步骤3)的混合溶液中，使得混合溶液的ph值小于2，所述h2so4溶液的浓度为1mol/l；
29.5)将步骤4)的混合溶液转移到高压釜中，在150
‑
200℃的条件下加热10小时以上，形成圆柱形水凝胶；
30.6)将步骤5)形成的水凝胶浸入到hno3溶液中2小时
‑
4小时后用去离子水清洗至中性(去除多余的pss)；hno3溶液的温度在50
‑
70℃；hno3溶液的浓度为1mol/l；
31.7)将步骤6)的水凝胶冷冻干燥形成气凝胶；
32.8)将步骤7)的气凝胶压成预设的尺寸大小形成电极，压制气凝胶的时候压力不小于6mpa。
33.在本实施例中，步骤8)中还可以是将步骤7)的气凝胶压制在电极片上。电极片可以是铝箔、钛箔或者碳片。当然也可以直接有气凝胶直接压制而成。
34.在本实施例中在水热反应之前，将混合物的ph值调整为<2，因为强酸性环境促进了pedot：pss的胶凝。在水热处理期间，go板部分还原为rgo板，这可能由于强π
‑
π相互作用导致石墨烯板自组装成水凝胶结构。通过这两个步骤的作用，成功获得了坚固的异质rgo/pedot：pss复合水凝胶。用1mol/l的hno3处理水凝胶后，不仅去除了pedot：pss中过量的pss，而且还提高了石墨烯片的石墨化程度，因此导致电极的电导率显着提高。
35.本实施例中若还原氧化石墨烯与pedot：pss的重量比过低的时候过多的pedot：pss紧紧包裹了rgo薄板，这样电极上就不能够形成气凝胶状的多孔结构；但是若重量比过高，则会出现rgo气凝胶堆叠的现象。
36.用两块本实施例中的电极作为阳极和阴极，电解质采用凝胶电解质；通过以下方法制备基于pva/h2so4的凝胶电解质混合pva粉末1重量份，h2so41重量份和去离子水9重量份。将混合物在90℃下保持搅拌直至溶液变澄清。将pva/h2so4凝胶夹在两个直径为12mm的圆形电极片之间，一起组装成对称超级电容器。pva/h2so4凝胶既充当电解质又充当隔膜。
37.在本实施例中，由不含任何粘合剂或导电添加剂制成的电极表现出相当大的比电容，非常出色速度能力和出色的循环稳定性。这些出色的电化学性质可归因于将pedot：pss掺入rgo层中的分层多孔结构，这带来了高导电性的电荷传输路径和额外的伪电容。此外，基于本实施例的电极组成的对称超级电容器的最大能量密度为47.18wh/kg和13600w/kg的功率密度。同时，本实施例制作出来的超级电容器在电流密度为8a/g下进行3000次循环后，超级电容器的容量能够保留85％。
38.用在本实施例中的电极作为工作电极，(hg/hgso4)电极和铂片分别用作参比电极和对电极，电解液为1mol/l的h2so4水溶液；从而组成电化学工作站。在这个电化学工作站的条件下，本实施例的电极在电流密度为0.2a/g时的重量比电容为471f/g(在1mol/l硫酸(h2so4)中)。0.2a/g，在20a/g的20,000个循环中，具有出色的电容保持率98.71％。
39.值得注意的是，本实施例的电极不仅可以在电池和超级电容器中使用，还可以用在固态铝电解电容器上，作为负极使用。在水热反应的时候并且在hno3水溶液清洗，这样能够去除pedot：pss中多余的pss，这样能够提高负极的电导率，从而降低固态铝电解电容器的内阻，从而提高耐纹波电流的能力。同时当本实施例的气凝胶压制在铝箔或者钛箔上的时候，气凝胶可以直接承担固态铝电解电容器的电解质。
40.在本实施例中的电极中，还原氧化石墨烯(rgo)主要充当活性材料，而pedot:pss是还原氧化石墨烯薄板之间的隔离剂和交联剂，有效的防止了还原氧化石墨烯层与层之间的堆叠，降低了还原氧化石墨烯连接处的电阻。石墨烯的层状结构和pedot：pss的出色导电性能均有助于电解质离子的快速传输。本发明中所制备的电极在电流密度为0.2a/g时的重量比电容为471f/g(在1mol/l硫酸(h2so4)中)。0.2a/g，在20a/g的20,000个循环中，具有出
色的电容保持率98.71％。