CN104319114A - 一种活性炭基电容器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种活性炭基电容器的制备方法，属于电容器制备领域，包括如下步骤：将木粉炭化后的产物在NaOH融液中充分浸渍；将混合融液温度缓升至900℃，进行化学刻蚀反应；最后在900℃高温水蒸气中进行物理刻蚀，得到双电层电极材料；将活性炭粉末和导电石墨加入去离子水将其润湿随后加入PTFE稀释液后放入乳化机进行剪切搅拌得到浆料；将浆料进行干燥，待半干态状后取出在对辊机上压成薄膜；将电极片烘干后利用对辊机碾压到泡沫镍集流体上；将电极片和隔膜分别放入电解液中浸泡，按工艺组装成电容器。本发明所述电容器具有高能量密度高功率密度以及低阻抗等诸多优点超电容器高工作电压问题的解决有助于推动其在电动车等领域中的应用，且所述方法操作简单，易于推广。
Description
技术领域
本发明属于电容器制备领域，尤其涉及一种活性炭基电容器的制备方法。
背景技术
电化学电容根据储能机理的不同主要分为建立在界面双电层基础上的碳基电化学双层电容以及建立在氧化还原法拉弟赝电容基础上的过渡金属氧化物超电容或聚合物超电容等。传统电容器的电容值较小、密度低且寿命较短，因此需要一种电容值大且使用时间长的电容器。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供一种制备活性炭基电容器的方法。
一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将木粉炭化后的产物在400-420℃的范围内于NaOH融液中充分浸渍3 h；
（2）将混合融液温度缓升至900℃，在充分搅拌条件下进行2 h化学刻蚀反应；
（3）最后在900℃高温水蒸气中进行3 h以上的物理刻蚀，得到双电层电极材料；
（4）将活性炭粉末和导电石墨加入少量的去离子水将其润湿随后加入适量的PTFE稀释液后放入乳化机进行剪切搅拌并得到粘稠状的浆料；
（5）将浆料放入60℃的烘箱内进行干燥，待半干态状后取出在对辊机上压成厚度为0.3 mm左右的薄膜；
（6）在薄膜上裁切得到的电极片；
（7）将电极片烘干后利用对辊机碾压到泡沫镍集流体上；
（8）将电极片和隔膜分别放入6 mol/L的KOH电解液中浸泡，浸泡时间为12 h，然后真空脱气20 min，最后按组装工艺分别组装成工作电压为1.2 V和5 V的超级电容器。
本发明所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中的PTFE稀释液的质量分数为60%。
本发明所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（7）中对辊机碾压的压力范围为12MPa-15MPa。
本发明所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（8）中隔膜的材料为无纺布。
本发明所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（6）中电极片的大小为70mm×50mm。
本发明所述活性炭基电容器的制备方法所述的电容器具有高能量密度高功率密度以及低阻抗等诸多优点超电容器高工作电压问题的解决有助于推动其在电动车等领域中的应用，且所述方法操作简单，易于操作，所制备的电容器易于推广使用。
具体实施方式
一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将木粉炭化后的产物在400-420℃的范围内于NaOH融液中充分浸渍3 h；（2）将混合融液温度缓升至900℃，在充分搅拌条件下进行2 h化学刻蚀反应；（3）最后在900℃高温水蒸气中进行3 h以上的物理刻蚀，得到双电层电极材料；（4）将活性炭粉末和导电石墨加入少量的去离子水将其润湿随后加入适量的PTFE稀释液后放入乳化机进行剪切搅拌并得到粘稠状的浆料；（5）将浆料放入60℃的烘箱内进行干燥，待半干态状后取出在对辊机上压成厚度为0.3 mm左右的薄膜；（6）在薄膜上裁切得到的电极片；（7）将电极片烘干后利用对辊机碾压到泡沫镍集流体上；（8）将电极片和隔膜分别放入6 mol/L的KOH电解液中浸泡，浸泡时间为12 h，然后真空脱气20 min，最后按组装工艺分别组装成工作电压为1.2 V和5 V的超级电容器。
本发明所述的一种活性炭基电容器的制备方法，所述步骤（4）中的PTFE稀释液的质量分数为60%。所述步骤（7）中对辊机碾压的压力范围为12MPa-15MPa。所述步骤（8）中隔膜的材料为无纺布。所述步骤（6）中电极片的大小为70mm×50mm。使用800 mA电流将电容器充电至1.2 V然后以同样电流放电至0 V，在恒流充放电条件下电压随时间变化具有明显的线性关系说明电极反应主要为双层电容上的电荷转移反应恒流充放电测试证明该电流强度下碳材料的比容量为Cp = 173.1 F/g, 比能量Ep = 33.7 Wh /kg.电阻率为2.25/cm2可以得出电容器具有很好的大电流放电特性当电流增大到12倍时，比容量减少仅仅12 F/g说明碳基电化学电容器具有良好的功率特性适合大电流放电。使用250 mA电流将5 V型电容器充电至5 V，然后以同样电流放电至0 V，可以得出充放电曲线仍然具有明显的三角形对称性分布表明电极反应的可逆性很好恒流充放电测试证明该电流强度下电容器容量为3 F电容器电阻为120 m容量和阻抗数据表明组装的5 V型超电容器具有良好的电化学特性。
Claims (5)
1.一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将木粉炭化后的产物在400-420℃的范围内于NaOH融液中充分浸渍3 h；
（2）将混合融液温度缓升至900℃，在充分搅拌条件下进行2 h化学刻蚀反应；
（3）最后在900℃高温水蒸气中进行3 h以上的物理刻蚀，得到双电层电极材料；
（4）将活性炭粉末和导电石墨加入少量的去离子水将其润湿随后加入适量的PTFE稀释液后放入乳化机进行剪切搅拌并得到粘稠状的浆料；
（5）将浆料放入60℃的烘箱内进行干燥，待半干态状后取出在对辊机上压成厚度为0.3 mm左右的薄膜；
（6）在薄膜上裁切得到的电极片；
（7）将电极片烘干后利用对辊机碾压到泡沫镍集流体上；
（8）将电极片和隔膜分别放入6 mol/L的KOH电解液中浸泡，浸泡时间为12 h，然后真空脱气20 min，最后按组装工艺分别组装成工作电压为1.2 V和5 V的超级电容器。
2.如权利要求1所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中的PTFE稀释液的质量分数为60%。
3.如权利要求1所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（7）中对辊机碾压的压力范围为12MPa-15MPa。
4.如权利要求1所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（8）中隔膜的材料为无纺布。
5.如权利要求1所述的一种活性炭基电容器的制备方法，其特征在于所述步骤（6）中电极片的大小为70mm×50mm。
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