CN104347277A - 一种超级电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超级电容器，通过溶胶-凝胶反应，最后生成有机气凝胶，干燥之后自然冷却降温，再进行碳化得到碳气凝胶。然后再通过适当的活化工艺以扩大原有碳气凝胶的比表面积以及导电性能，得到。经过研磨、混浆、涂抹极片、压片、烘干、组装电容器、注入电解液等步骤，最终得到超级电容器。本发明不仅拥有较大的比表面积，且导电性良好。本发明所选择的NaCl电解液较常规KOH电解液更加环保、安全，且制备简单，成本低廉。本发明作为大功率高比能的电容存储设备有很大应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容器，特别涉及一种超级电容器。
背景技术
随着一次能源（煤炭、石油等）的大量消耗，地球上的资源枯竭已经迫在眉睫，而导致的结果是能源价格急剧飙升，加重了社会经济负担。新能源（风能、太阳能等）的开发，一定程度上缓解了能源需求的巨大压力，但是新能源大多存在着时间上和空间上的不均匀性，如风能密度低、不稳定，且地区差异性大，以及太阳能的周期性等，因而限制了其大规模利用。所以，如何更好的储存非均匀性能源，是非常重要、也是当下亟待解决的问题——为了合理得保存并利用能源，我们需要寻求一种大容量，长寿命，低成本且可充放的储能器件，使得转化得到的电能得到最大程度上的利用。
在专利CN 101471184 A公开一种超级电容器,该超级电容器包括两个电极、两个集电体、一隔膜、一电解液溶液和一外壳。所述两个电极均包括一碳纳米管薄膜结构,该碳纳米管薄膜结构包括至少一个碳纳米管层,该碳纳米管层包括多个沿同一方向定向排列的碳纳米管。但是该发明的缺点在于采用碳纳米管作为电极，虽然碳纳米管材料超级电容器导电性优良，但由于碳纳米管材料的比表面积较小，导致电容器的存储电量较少。
在专利CN 102509639A中公开一种超级电容器，设有正极和负极，负极由负极集流体与涂布于集流体上的负极混合材料组成，负极混合材料由负极活性物质、导电剂和粘结剂组成，所述负极活性物质是石墨烯，负极混合材料由85-96wt％的石墨烯、2-10wt％的导电剂和2-10wt％的粘结剂组成。而本发明中刚才用的活性碳超级电容器虽然拥有较大的比表面积，但是其缺点是导电性不良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器，不仅电容量较大，且导电性良好。
为达到以上目的，本发明采用以下技术方案：
通过溶胶-凝胶反应,生成有机气凝胶，干燥之后自然冷却降温，再进行碳化得到碳气凝胶。然后再通过适当的活化工艺以扩大原有碳气凝胶的比表面积以及导电性能，得到。经过研磨、混浆、涂抹极片、压片、烘干、组装电容器、注入电解液等步骤，最终得到超级电容器。
本发明的有益效果在于：
本发明不仅拥有较大的比表面积，且导电性良好。本发明所选择的NaCl电解液较常规KOH电解液更加环保、安全，且制备简单，成本低廉。本发明作为大功率高比能的电容存储设备有很大应用前景。
具体实施方式
本发明制备碳气凝胶的原料包括间苯二酚、甲醛 、氢氧化钾、催化剂碳酸钠、厚度为0.1mm泡沫镍板、饱和NaCl溶液、浓度为5％的粘合剂聚四氟乙烯（PTEF）乳液、聚丙烯隔膜、有机玻璃板。
制备碳气凝胶：将原料间苯二酚与甲醛以 1：2的摩尔比混合，加入碱性碳酸钠，以去离子水作溶剂 , 搅拌均匀，倒入玻璃瓶中密封，于75℃反应一天后再放到恒温箱内分别以 25 ℃、50 ℃和 90 ℃处理l天、1天和3天，进行溶胶-凝胶反应, 最后生成有机气凝胶，干燥后的有机气凝胶在800ml/min速度纯N2气氛保护下，以5℃/min的升温速率到1050℃并恒温3小时，之后自然冷却却降温，再进行碳化得到碳气凝胶。
碳气凝胶活化：将制得的碳气凝胶与一定质量比的KOH均匀混合，加入乙醇和去离子水搅拌均匀后，进行120℃恒温干燥12小时，放入管式炭化炉中在200ml/min速度的氮气氛围下加热到800℃，并恒温活化2小时，然后浸入HCl溶液中充分浸泡24小时，过滤后用去离子水反复洗涤并干燥，最终得到。
将制得的研磨成粉末。将乙醇、去离子水均匀混合。将混合好的涂抹于金属镍板表面，待自然晾干。将晾干后的极片至于高压机下进行压片，使得固定于金属镍板上，防止干燥后的脱落。将极板置于恒温箱内进行90℃烘干，以防中残留的水分稀释电解液。取一块全封闭玻璃板作为底盘，嵌入大号螺丝钉，在边上套上硅胶隔膜防止电解液泄漏。在超级电容器中间，加入被NaCl浸泡过的极片两片，中间夹入聚丙烯隔膜作为绝缘层，最后套上半封闭式有机玻璃板，再夹上极片，如此往返两次，得到超级电容器雏形。加入NaCl电解液使其浸透整个超级电容器，得到最终的超级电容器。
Claims (6)
1. 一种超级电容器，其特征在于：本发明制备碳气凝胶的原料包括间苯二酚、甲醛 、氢氧化钾、催化剂碳酸钠、厚度为0.1mm泡沫镍板、饱和NaCl溶液、浓度为5％的粘合剂聚四氟乙烯（PTEF）乳液、聚丙烯隔膜、有机玻璃板。
2. 根据权利要求1所述的制备碳气凝胶的制备过程，其特征在于：将制得的碳气凝胶与一定质量比的KOH均匀混合，加入乙醇和去离子水搅拌均匀后，进行120℃恒温干燥12小时，放入管式炭化炉中在200ml/min速度的氮气氛围下加热到800℃，并恒温活化2小时，然后浸入HCl溶液中充分浸泡24小时，过滤后用去离子水反复洗涤并干燥，最终得到。
3. 根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：将制得的研磨成粉末，将乙醇、去离子水均匀混合，将混合好的涂抹于金属镍板表面，待自然晾干。
4. 根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：将极板置于恒温箱内进行90℃烘干，以防中残留的水分稀释电解液。
5.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：在超级电容器中间，加入被NaCl浸泡过的极片两片，中间夹入聚丙烯隔膜作为绝缘层，最后套上半封闭式有机玻璃板，再夹上极片，如此往返两次，得到超级电容器雏形。
6.根据权利要求1所述的超级电容器，其特征在于：加入NaCl电解液使其浸透整个超级电容器，得到最终的超级电容器。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105047433A (zh) * | 2015-06-30 | 2015-11-11 | 西安理工大学 | 一种超级电容电极的制备方法 |
| CN109786120A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-21 | 内蒙古科技大学 | 利用离子液体制备金属/碳气凝胶复合纳米材料的方法 |
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2013
- 2013-08-10 CN CN201310346172.XA patent/CN104347277A/zh active Pending
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Legal Events
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Application publication date: 20150211 |
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