CN102983006A - 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法 - Google Patents

一种电化学电容器极化电极材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102983006A
CN102983006A CN2012105440297A CN201210544029A CN102983006A CN 102983006 A CN102983006 A CN 102983006A CN 2012105440297 A CN2012105440297 A CN 2012105440297A CN 201210544029 A CN201210544029 A CN 201210544029A CN 102983006 A CN102983006 A CN 102983006A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
temperature
metal oxide
electrode material
nitric acid
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.)
Granted
Application number
CN2012105440297A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102983006B (zh
Inventor
王保成
张晓芸
卫爱丽
李文凤
李海英
许永霞
贾一鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201210544029.7A priority Critical patent/CN102983006B/zh
Publication of CN102983006A publication Critical patent/CN102983006A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102983006B publication Critical patent/CN102983006B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，包括如下步骤：(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干。本发明的有益效果是生产成本低，制备方法简单，比电容量得到很大的提高，功率密度高、使用寿命长。

Description

一种电化学电容器极化电极材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，属于电化学和新能源材料领域。
背景技术
电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitor)，又称超级电容器，是上个世纪90年代发展起来的一种新型储能装置，它具有常规物理介质电容器和蓄电池的双重特性。与传统电容器相比，其比能量和比电容可提高1000倍以上；与传统蓄电池相比，其具有充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。超级电容器在环保动力，移动通讯，日常消费电子，电动交通工具，航空航天等领域具有广泛的应用前景，国家863计划已将超级电容器的研发作为一项关键技术列入发展规划。
电化学超级电容器通常由三个部分组成，即集电极、极化电极和电解液，其中极化电极的性能优劣最为关键。目前用于极化电极的材料主要有三类，分别为碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中碳素材料是目前使用较多的极化电极材料，常见的有普通活性炭、超级活性炭、碳微球和炭黑等。然而，由这些碳素材料作为极化电极的超级电容器的能量密度偏低，在高倍率充放电条件下比电容衰减很快，难以满足现代设备对超级电容器高比能量、高功率密度和长寿命循环的使用需求。因此，开发适用于超级电容器极化电极的新型的电极材料，研究其界面电化学性能，对于改进超级电容器性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量大大提高的电化学电容器极化电极材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，包括如下步骤：
(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；
(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；
(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；
(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；
(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；
(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。
作为优选的，所述的金属氧化物的加入量为15％。
作为优选的，所述的金属氧化物为在120℃干燥4h处理的二氧化锰。
作为优选的，所述的步骤(E)的活化时间为20-25小时。
作为优选的，所述的活化时间为24小时。
作为优选的，所述的步骤(E)是在加热的条件下进行，所述的加热温度为30℃-70℃。
作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为20％-60％。
作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为40％。
本发明的有益效果是生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量得到了大大的提高，功率密度高和使用寿命长。
具体实施方式
(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；本实施例的金属氧化物为的加入量为15％，所述的金属氧化物为在120℃干燥4h处理的二氧化锰。(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应，所述的步骤(E)的活化时间为1-25小时，在加热的条件下进行活化。所述的步骤(E)的硝酸浓度为20％-60％，本实施例的活化时间为24小时，硝酸浓度为40％，在加热温度为30℃-70℃的条件下进行活化；(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。

Claims (9)

1.一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；
(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；
(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；
(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；
(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；
(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的金属氧化物的加入量为15％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的金属氧化物为在120℃干燥4h处理的二氧化锰。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(E)的活化时间为1-25小时。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的活化时间为24小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(E)是在加热的条件下进行。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的加热温度为30℃-70℃。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(E)的硝酸浓度为20％-60％。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤(E)的硝酸浓度为40％。
CN201210544029.7A 2012-12-17 2012-12-17 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法 Expired - Fee Related CN102983006B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210544029.7A CN102983006B (zh) 2012-12-17 2012-12-17 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210544029.7A CN102983006B (zh) 2012-12-17 2012-12-17 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102983006A true CN102983006A (zh) 2013-03-20
CN102983006B CN102983006B (zh) 2015-04-29

Family

ID=47856899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210544029.7A Expired - Fee Related CN102983006B (zh) 2012-12-17 2012-12-17 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102983006B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103723726B (zh) * 2013-11-26 2015-07-15 广东华博企业管理咨询有限公司 一种高电容量的超级电容用多孔炭的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100725A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Power System:Kk 電気二重層キャパシタ用有機電解液及び電気二重層キャパシタ
US20090237860A1 (en) * 2005-12-27 2009-09-24 Nippon Oil Corporation Feedstock composition and raw coke for electricity storage carbon material and needle coke
CN101663721A (zh) * 2007-02-15 2010-03-03 Sgl碳股份公司 多孔焦炭
CN102460620A (zh) * 2009-04-10 2012-05-16 吉坤日矿日石能源株式会社 双电层电容器电极用碳材料和碳材料的生产方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006100725A (ja) * 2004-09-30 2006-04-13 Power System:Kk 電気二重層キャパシタ用有機電解液及び電気二重層キャパシタ
US20090237860A1 (en) * 2005-12-27 2009-09-24 Nippon Oil Corporation Feedstock composition and raw coke for electricity storage carbon material and needle coke
CN101663721A (zh) * 2007-02-15 2010-03-03 Sgl碳股份公司 多孔焦炭
CN102460620A (zh) * 2009-04-10 2012-05-16 吉坤日矿日石能源株式会社 双电层电容器电极用碳材料和碳材料的生产方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
许永霞: "超级电容器电极材料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 • 工程科技Ⅱ辑》 *
许永霞: "超级电容器电极材料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 • 工程科技Ⅱ辑》, no. 9, 15 September 2012 (2012-09-15), pages 1 - 77 *
许永霞１，王保成，李建华，高成凤，王树岗: "硝酸活化对针状焦电化学性能的影响", 《煤炭转化》, vol. 35, no. 4, 31 October 2012 (2012-10-31), pages 53 - 55 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103723726B (zh) * 2013-11-26 2015-07-15 广东华博企业管理咨询有限公司 一种高电容量的超级电容用多孔炭的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102983006B (zh) 2015-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101696323B (zh) 一种用于超级电容器的聚苯胺/二氧化锰复合材料的制备方法
Liu et al. Preparation and characterization of nanostructured NiO/MnO2 composite electrode for electrochemical supercapacitors
CN102585496B (zh) 一种超级电容器用碳基三元复合电极材料及其制备方法
CN106449156A (zh) 一种用于电容器电极的多孔氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN103985850A (zh) 一种五氧化二钒/导电基底复合电极材料的制备方法
CN103594254A (zh) 一种二氧化锰/介孔碳纳米分级复合电极材料的制备方法
CN101800131A (zh) 一种活性碳基材料及其制备方法
CN107046126B (zh) 一种超细金属氧化物/石墨烯二维负极复合材料的制备方法
CN104637699B (zh) 一种基于三维多孔石墨烯复合材料制备超级电容器的方法
CN109850892B (zh) 一种超级电容用高导电性椰壳活性炭的两次激活工业化制备方法
CN107134372A (zh) 基于过渡金属硫化物/氮掺杂石墨烯与三氧化二铁/石墨烯的超级电容器
CN102730763A (zh) 超级电容器用花状二氧化锰电极材料及其制备方法
CN105355884A (zh) 高比容量锂离子电池电极材料及其制备方法
CN108922790A (zh) 一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法和应用
CN103854875A (zh) 聚苯胺/MnO2复合物修饰三维石墨烯复合材料及其制备方法和应用
CN112357921A (zh) 一种分级多孔碳及其制备方法与用途
CN104609414B (zh) 一种三维多孔石墨烯复合材料的制备方法
CN106384674A (zh) 一种基于钛磷氧化物负极材料的水系可充钠离子电容电池
CN101533719A (zh) 高能量密度不对称超级电容器及其制备方法
CN104124435B (zh) 多边缘MoS2纳米片/石墨烯电化学贮钠复合电极及制备方法
CN103839691A (zh) 氮掺杂石墨烯复合材料、其制备方法、电极片以及超级电容器
CN102983006B (zh) 一种电化学电容器极化电极材料的制备方法
CN103928239A (zh) 超级电容器电极材料活性碳纤维的表面改性方法
CN106356203A (zh) 一种钴酸镍纳米片/石墨毡复合材料及其制备和应用
CN113979487B (zh) 一种FeCoNi-LDH@RGO复合材料的合成方法及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Baocheng

Inventor after: Zhang Xiaoyun

Inventor after: Wei Aili

Inventor after: Li Aixiu

Inventor after: Li Wenfeng

Inventor after: Li Haiying

Inventor after: Xu Yongxia

Inventor after: Jia Yiming

Inventor before: Wang Baocheng

Inventor before: Zhang Xiaoyun

Inventor before: Wei Aili

Inventor before: Li Wenfeng

Inventor before: Li Haiying

Inventor before: Xu Yongxia

Inventor before: Jia Yiming

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG BAOCHENG ZHANG XIAOYUN WEI AILI LI WENFENG LI HAIYING XU YONGXIA JIA YIMING TO: WANG BAOCHENG ZHANG XIAOYUN WEI AILI LI AIXIU LI WENFENG LI HAIYING XU YONGXIA JIA YIMING

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150429

Termination date: 20181217

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee