CN102354613A - 一种超级电容器电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法，将聚合物与导电剂通过合适的溶剂或加热熔融方法，分散均匀后形成共混物，在惰性气体氛围下，加热炭化、活化制成电极材料。本发明的制备方法简单，设备易得，便于规模化生产；原料来源广泛，自然环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法，属于超级电容器技术领域。
背景技术
超级电容器是继锂离子电池之后，又一极具应用前景的储能单元，在电动汽车、混合动力车、燃料电池车等节能及新能源汽车应用方面获得广泛关注。超级电容器作为辅助电源，与电池组合成复合电源，汽车行驶时，电池提供能量，加速和爬坡时可由超级电容器提供能量，存储制动时产生的再生能量，降低电池的负荷峰，延长电池的使用寿命，提高能量的利用效率；超级电容器作为主电源的城市公交电车，综合成本大大降低。
目前，人们在不断提高超级电容器性能的同时，探求成本的进一步降低，以便扩大其应用范围。超级电容器的性能主要取决于材料的性能，碳材料由于比表面积大、孔结构可以控制、环境友好、成本较低等特点，是目前制造超级电容器的主要材料。申请号为200610011226.7的中国专利报道了以偏氯乙烯和丙烯腈共聚物为原料，经过碳化处理后得到聚合物衍生碳，对其进一步活化处理，得到活性炭电极材料；公开号为CN 101037200A的中国专利报道了一种以秸秆制作超级电容器用活性炭材料的方法，制备的活性炭比表面积大，比电容高，成本低；申请公布号为CN 101844765 A的中国专利报道了一种以两亲性炭材料为前躯体，经氢氧化钾活化制得活性炭；申请号为201010128969.9的中国专利报道了一种以壳聚糖为原料，通过金属离子溶液活化处理后再经微波炭化得到活性炭，实现了活性炭材料的炭化和活化的同步进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器电极材料及其制备方法，其制备方法简单，原料广泛，设备易得，便于规模化生产。
本发明的技术方案是这样实现的：一种超级电容器电极材料及其制备方法，包括聚合物炭化得到的多孔炭材料以及填加的导电剂，其特征在于具体步骤如下：将聚合物与导电剂通过溶剂或加热熔融方法，分散均匀，形成按质量份数组成的80～92份的聚合物和8～20份的导电剂的共混物，然后在惰性气体氛围下，加热炭化、活化。
所述的聚合物为淀粉、壳聚糖、聚乳酸中的一种或几种。
所述的导电剂为碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维、乙炔黑中的一种或几种。
所述的导电剂经过聚乙烯醇或聚乙二醇修饰，质量为导电剂质量的2～10%。
本发明的积极效果在于：制备方法简单，设备易得，便于规模化生产；电极活性物质原料来源于生物质聚合物，自然环保，成本较低。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，但不等同于限制本发明，对于本领域的技术人员依照本发明进行的更改，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1：
将20份碳纳米管和1份的聚乙烯醇在水中超声分散4小时后，除去水，60℃真空干燥至恒重，得到修饰的碳纳米管；将85份的淀粉与15份修饰的碳纳米管加入到高速搅拌机中，3000转/分钟混合半小时，取出，加到双螺杆挤出机料筒中，设定螺杆挤出机各段温度为110、120、130、125℃，熔融挤出得到碳基体；将得到的碳基体氮气氛围400℃预氧化后，与45份氢氧化钾去离子水中混合均匀，除去水，氮气氛围800℃活化2小时，洗涤，干燥，得到超级电容器电极材料。
实施例2：
将10份的石墨烯和1份的聚乙二醇在水中超声分散3小时后，除去水，60℃真空干燥至恒重，得到修饰的石墨烯；将4份的淀粉与1份修饰的石墨烯，高速搅拌机中5000转/分钟混合半小时， 取出，放入密炼机中，130℃混合6分钟，粉碎得到碳基体；将得到的碳基体氮气氛围450℃预氧化后，与2份的氢氧化钾在去离子水中混合均匀，除去水，氮气氛围800℃活化2.5小时，洗涤，干燥，得到超级电容器电极材料。
实施例3：
将10份的碳纳米管和0.8份的聚乙二醇在水中分散均匀后，除去水，60℃真空干燥至恒重，得到修饰的碳纳米管；将9份的壳聚糖与1份修饰的碳纳米管在醋酸溶液中，机械搅拌机4小时， 真空烘箱中70℃干燥至恒重，取出，去离子水中浸泡24小时，取出，干燥，得到碳基体；将得到的碳基体氮气氛围480℃预氧化后，与4份的氢氧化钾在去离子水中混合均匀，除去水，氮气氛围800℃活化2.5小时，洗涤，干燥，得到超级电容器电极材料。
实施例4：
将10份碳纳米管和0.5份的聚乙烯醇在去离子水中超声分散4小时后，除去水，60℃真空干燥至恒重，得到修饰的碳纳米管；将8份的淀粉与2份修饰的碳纳米管加入到高速搅拌机中，3000转/分钟混合半小时，取出，加到双螺杆挤出机料筒中，设定螺杆挤出机各段温度150、160、170、165℃，熔融挤出得到碳基体；将得到的碳基体氮气氛围460℃预氧化后，与5份氢氧化钾去离子水中混合均匀，除去水，氮气氛围800℃活化2小时，洗涤，干燥，得到超级电容器电极材料。
实施例5：
将1份碳纳米管和5份的石墨烯在球磨机中研磨2小时，取出，与0.3份的聚乙二醇在去离子水中超声分散3小时，除去水分，60℃真空干燥至恒重，得到修饰的碳纳米管－石墨烯混合物；将4份的聚乳酸与1份修饰的碳纳米管－石墨烯混合物在高速搅拌机中5000转/分钟混合半小时， 取出，放入密炼机中，220℃混合5分钟，粉碎得到碳基体；将得将得到的碳基体氮气氛围420℃预氧化后，与2份的氢氧化钾在去离子水中混合均匀，除去水，氮气氛围850℃活化3小时，洗涤，干燥，得到超级电容器电极材料。
Claims (4)
1.一种超级电容器电极材料及其制备方法，包括聚合物炭化得到的多孔炭材料以及填加的导电剂，其特征在于将聚合物与导电剂通过合适的溶剂或加热熔融方法，分散均匀，形成成分组成为80～92份的聚合物和8～20份的导电剂的共混物，然后在惰性气体氛围下，加热炭化、活化。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法，其特征在于所述的聚合物为淀粉、壳聚糖、聚乳酸中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法，其特征在于所述的导电剂为碳纳米管、石墨烯、纳米碳纤维、乙炔黑中的一种或几种。
4.根据权利要求4所述的一种超级电容器电极材料及其制备方法，其特征在于所述的导电剂经过聚乙烯醇或聚乙二醇修饰，质量为导电剂质量的2～10%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120215 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |