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 |
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