CN104867693A - 一种环保无污染的复合电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保无污染的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：偏铝酸锂2-3、钛酸酯偶联剂1-2、虫胶1-2、过硫酸钾0.2-0.4、氯化稀土3-5、氯铂酸2-3、乙酸铑3-5、秸秆1000-1200、氯化锌8-12、柠檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸馏水100-150；本发明添加的改性乙炔黑具有增强了导电性能和改善高倍率充放电性能等优点，添加的稀土元素容易与其他物质进行掺杂，并且明显改善了电极的电化学性能，提高材料的大倍率充放电性能，本发明制备方法简单，流程短、设备依赖性低，适合大规模生产应用。
Description
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种环保无污染的复合电极材料及其制备方法。
背景技术
具有高功率、瞬间大电流充放电、使用寿命长和节约能源等特点的超级电容器是一种新型储能装置。超级电容器可提供超大电流的电力，可用于车辆启动电源、车辆的牵引能源和激光武器的脉冲能源。电极材料是超级电容器核心部件，其主要分为三大类型：碳基材料、金属氧化物和导电聚合物。金属氧化物具有较高的能量密度和比电容，但其比表面积小、电导率极低、使用寿命短、价格昂贵且机械性能差。导电聚合物作为超级电容器电极材料，其比电容、导电性和稳定性均介于碳基材料和金属氧化物之间，但是缺点是造价昂贵，加工处理困难，化学稳定性差。所以人们普遍采用比表面积大、导电性好、电化学稳定的碳基材料作为超级电容器的电极材料，然而碳基材料的比电容都很低，需要经过处理才具有较好的比电容。稀土元素由于其特殊的性能，使得它较容易与其他物质进行掺杂，经过掺杂的材料能明显改善电化学性能，提高材料的大倍率充放电性能，提高超级电容器的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保无污染的复合电极材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种环保无污染的复合电极材料，由下列重量份的原料制成：偏铝酸锂2-3、钛酸酯偶联剂1-2、虫胶1-2、过硫酸钾0.2-0.4、氯化稀土3-5、氯铂酸2-3、乙酸铑3-5、秸秆1000-1200、氯化锌8-12、柠檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸馏水100-150；
所述改性乙炔黑是由下列重量份的原料制成：硫酸钡3-5、乙炔黑40-60、木质素1-2、二硫化钼4-5、四氯化硅5-7、聚乙烯醇2-3、蒸馏水10-20；制备方法是：将硫酸钡、木质素、二硫化钼加到四氯化硅的溶液中，超声分散1-2小时，再将所得的物质抽滤后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成悬浊液，再将悬浊液涂覆在经臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700°C的条件下烧结3-5小时，自然冷却至室温后研磨成200-400目粉末即可。
本发明所述一种环保无污染的复合电极材料，由以下具体的步骤制成：
（1）将秸秆粉碎成细小颗粒状，清洗干净后烘干，水分控制在20-25%左右，再将氯化锌和柠檬酸加到蒸馏水中，搅拌均匀后加入秸秆浸泡4-8小时，干燥除水后加到炭化炉中，先在250-350°C下低温碳化1-2小时，升高温度至450-550°C，继续炭化1-2小时后备用；
（2）将虫胶、钛酸酯偶联剂加到蒸馏水中，加热至60-70°C搅拌均匀，再加入偏铝酸锂、氯化稀土、氯铂酸、乙酸铑、过硫酸钾和步骤（1）的物料，搅拌反应1-2小时，反应结束后加到微波干燥机中于130-150°C下干燥3-5小时；
（3）将步骤（2）的产物和改性乙炔黑混合，在氮气的气氛下球磨2-3小时，再加到煅烧炉中继续在氮气的保护下于700-750°C煅烧3-4小时，冷却，粉碎即可得到。
本发明的优点是：本发明添加的改性乙炔黑具有增强了导电性能和改善高倍率充放电性能等优点，添加的稀土元素容易与其他物质进行掺杂，并且明显改善了电极的电化学性能，提高材料的大倍率充放电性能，本发明制备方法简单，流程短、设备依赖性低，适合大规模生产应用。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种环保无污染的复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：偏铝酸锂2、钛酸酯偶联剂1、虫胶1、过硫酸钾0.3、氯化稀土4、氯铂酸2、乙酸铑3、秸秆1200、氯化锌10、柠檬酸6、改性乙炔黑5、蒸馏水140；
所述改性乙炔黑是由下列重量份（公斤）的原料制成：硫酸钡4、乙炔黑55、木质素1、二硫化钼4、四氯化硅7、聚乙烯醇2、蒸馏水17；制备方法是：将硫酸钡、木质素、二硫化钼加到四氯化硅的溶液中，超声分散1-2小时，再将所得的物质抽滤后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成悬浊液，再将悬浊液涂覆在经臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700°C的条件下烧结3-5小时，自然冷却至室温后研磨成200-400目粉末即可。
本发明所述一种环保无污染的复合电极材料，由以下具体的步骤制成：
（1）将秸秆粉碎成细小颗粒状，清洗干净后烘干，水分控制在20-25%左右，再将氯化锌和柠檬酸加到蒸馏水中，搅拌均匀后加入秸秆浸泡4-8小时，干燥除水后加到炭化炉中，先在250-350°C下低温碳化1-2小时，升高温度至450-550°C，继续炭化1-2小时后备用；
（2）将虫胶、钛酸酯偶联剂加到蒸馏水中，加热至60-70°C搅拌均匀，再加入偏铝酸锂、氯化稀土、氯铂酸、乙酸铑、过硫酸钾和步骤（1）的物料，搅拌反应1-2小时，反应结束后加到微波干燥机中于130-150°C下干燥3-5小时；
（3）将步骤（2）的产物和改性乙炔黑混合，在氮气的气氛下球磨2-3小时，再加到煅烧炉中继续在氮气的保护下于700-750°C煅烧3-4小时，冷却，粉碎即可得到。
将电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合均匀，通过压辊机制成薄片，干燥后压在不锈钢网集流体上，制成超级电容器，其参比电极为饱和甘汞电极，电解液为9mol/l的氢氧化钠溶液，在-0.2V至0.8V的电压范围内进行恒流充放电测试，电流为0.2A/g时，比电容为278F/g，电流为10A/g时，比电容为162F/g。
Claims (2)
1.一种环保无污染的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：偏铝酸锂2-3、钛酸酯偶联剂1-2、虫胶1-2、过硫酸钾0.2-0.4、氯化稀土3-5、氯铂酸2-3、乙酸铑3-5、秸秆1000-1200、氯化锌8-12、柠檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸馏水100-150；
所述改性乙炔黑是由下列重量份的原料制成：硫酸钡3-5、乙炔黑40-60、木质素1-2、二硫化钼4-5、四氯化硅5-7、聚乙烯醇2-3、蒸馏水10-20；制备方法是：将硫酸钡、木质素、二硫化钼加到四氯化硅的溶液中，超声分散1-2小时，再将所得的物质抽滤后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成悬浊液，再将悬浊液涂覆在经臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700°C的条件下烧结3-5小时，自然冷却至室温后研磨成200-400目粉末即可。
2.根据权利要求1所述一种环保无污染的复合电极材料，其特征在于，由以下具体的步骤制成：
（1）将秸秆粉碎成细小颗粒状，清洗干净后烘干，水分控制在20-25%左右，再将氯化锌和柠檬酸加到蒸馏水中，搅拌均匀后加入秸秆浸泡4-8小时，干燥除水后加到炭化炉中，先在250-350°C下低温碳化1-2小时，升高温度至450-550°C，继续炭化1-2小时后备用；
（2）将虫胶、钛酸酯偶联剂加到蒸馏水中，加热至60-70°C搅拌均匀，再加入偏铝酸锂、氯化稀土、氯铂酸、乙酸铑、过硫酸钾和步骤（1）的物料，搅拌反应1-2小时，反应结束后加到微波干燥机中于130-150°C下干燥3-5小时；
（3）将步骤（2）的产物和改性乙炔黑混合，在氮气的气氛下球磨2-3小时，再加到煅烧炉中继续在氮气的保护下于700-750°C煅烧3-4小时，冷却，粉碎即可得到。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150826 |