CN104882294A - 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法 - Google Patents

一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104882294A
CN104882294A CN201510157753.8A CN201510157753A CN104882294A CN 104882294 A CN104882294 A CN 104882294A CN 201510157753 A CN201510157753 A CN 201510157753A CN 104882294 A CN104882294 A CN 104882294A
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
hour
electrode material
surface area
specific surface
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.)
Pending
Application number
CN201510157753.8A
Other languages
English (en)
Inventor
肖建平
林海
刘勇
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.)
Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd
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 Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd filed Critical Anhui Jiangwei Precision Manufacturing Co Ltd
Priority to CN201510157753.8A priority Critical patent/CN104882294A/zh
Publication of CN104882294A publication Critical patent/CN104882294A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32Carbon-based
    • H01G11/34Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22Electrodes
    • H01G11/30Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46Metal oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料100-120、硫化铁3-4、锐钛矿二氧化钛2-3、木质素1-2、氮化钛2-3、二硼化锆2-3、铝酸钙粉1-2、粘结剂LA1351-2、去离子水适量;本发明通过对作物秸秆炭化、活化和掺杂改性,制备出高活性、高比表面积的炭,添加的锐钛矿二氧化钛进一步增强了导电性,本发明合成方法简单,原料易得、条件温和,应用于超级电容器电极材料中,稳定性和重现性好,寿命长。

Description

一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域,特别是一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法。
背景技术
超级电容器是一种极具发展潜力的储能设备,它具有倍率特性高,循环寿命长,使用温度范围广,免维护和绿色环保等优点。超级电容器兼具传统电容器的高倍率特性和二次电池高能量密度的特性,是一种用途广泛的储能装置,被广泛用作计算机存储器的后备电源,新能源发电的储存系统以及电动汽车的供能系统等。由于超级电容器的能量利用率高,使用寿命长,因此在节能环保方面极具潜力,在化石能源日益紧缺的危机下成为工业界和学界广泛关注的研究热点。 电极材料是超级电容器的重要部件,是决定超级电容器性能的物质基础。炭材料以其良好的导电性,极大的比表面积,可调控的孔尺寸和结构,优异的稳定性以及丰富的原料等一系列优点成为了超级电容器理想的电极材料,备受学界和工业界的关注。石燃料、合成有机高分子、生物质及其衍生物是目前制备用于超级电容器的炭材料的主要原料,而合成有机高分子的原料也源自非可再生的化石燃料。由于化石燃料储量有限,不可再生,且开采和利用过程严重污染环境,因此利用可再生的生物质及其衍生物制备高性能炭材料是超级电容器电极材料发展的一个重要方向。本发明利用氯化锌活化秸秆基炭,增加了炭的孔隙,防止炭的流失,提高了活性炭的得率。由于多孔结构的介入,炭材料提高了化学稳定性、导电性和比表面积,添加的锐钛矿二氧化钛进一步增强了导电性,提高了电容器的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种高比表面积的多孔秸秆基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:
一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料100-120、硫化铁3-4、锐钛矿二氧化钛2-3、木质素1-2、氮化钛2-3、二硼化锆2-3、铝酸钙粉1-2、粘结剂LA1351-2、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸秆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1-2、导电炭黑2-4、石墨烯2-4、煅烧高岭土15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
本发明所述一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,由以下具体的步骤制成:将木质素、粘结剂LA135加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的硫化铁、氮化钛、锐钛矿二氧化钛、二硼化锆、铝酸钙粉充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
本发明的优点是:本发明通过对作物秸秆炭化、活化和掺杂改性,制备出高活性、高比表面积的炭,添加的锐钛矿二氧化钛进一步增强了导电性,本发明合成方法简单,原料易得、条件温和,应用于超级电容器电极材料中,稳定性和重现性好,寿命长。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,由下列重量份(公斤)的原料制成:改性秸秆复合材料100、硫化铁3、锐钛矿二氧化钛3、木质素1、氮化钛2、二硼化锆2、铝酸钙粉1、粘结剂LA1352、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份(公斤)的原料制成:秸秆100、稀盐酸溶液39、氯化锌35、甲基三乙氧基硅烷1、钛酸锰2、导电炭黑4、石墨烯3、煅烧高岭土20、过硫酸钾0.7、超细玻璃纤维0.8;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
本发明所述一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,由以下具体的步骤制成:将木质素、粘结剂LA135加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的硫化铁、氮化钛、锐钛矿二氧化钛、二硼化锆、铝酸钙粉充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
以所述实施例中制备的电极为工作电极,铝箔为集电极,聚四氟乙烯为隔膜,1.0M三乙基甲基铵四氟硼酸盐的乙腈溶液为电解液,在1.2-2.5V的范围内,在恒流(5mA)下进行循环测试,容量:1.68F,内阻:1.4Ω·m,循环容量保持率(%):98.3。

Claims (2)

1.一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料100-120、硫化铁3-4、锐钛矿二氧化钛2-3、木质素1-2、氮化钛2-3、二硼化锆2-3、铝酸钙粉1-2、粘结剂LA1351-2、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸秆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1-2、导电炭黑2-4、石墨烯2-4、煅烧高岭土15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
2.根据权利要求1所述一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料,其特征在于,由以下具体的步骤制成:将木质素、粘结剂LA135加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的硫化铁、氮化钛、锐钛矿二氧化钛、二硼化锆、铝酸钙粉充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
CN201510157753.8A 2015-04-03 2015-04-03 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法 Pending CN104882294A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510157753.8A CN104882294A (zh) 2015-04-03 2015-04-03 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510157753.8A CN104882294A (zh) 2015-04-03 2015-04-03 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104882294A true CN104882294A (zh) 2015-09-02

Family

ID=53949754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510157753.8A Pending CN104882294A (zh) 2015-04-03 2015-04-03 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104882294A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105977053A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种石墨烯/二氧化锰复合材料增强比容量的混合型电极材料及其制备方法
CN105977041A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种铈锰掺杂可延长循环寿命的超级电容器电极材料及其制备方法
CN106673141A (zh) * 2016-11-10 2017-05-17 苏州聚智同创环保科技有限公司 一种秸秆基粒子三维电极填料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030068550A1 (en) * 2001-10-01 2003-04-10 Katsuhiko Naoi Electrode material and applications therefor
JP2003217853A (ja) * 2002-01-18 2003-07-31 Fuji Photo Film Co Ltd 発光素子
CN101780952A (zh) * 2010-03-26 2010-07-21 上海交通大学 负载功能氧化物多孔炭的制备方法
CN102651484A (zh) * 2012-05-10 2012-08-29 中国第一汽车股份有限公司 一种兼具锂离子电池和超级电容特征的储能器件
CN102786052A (zh) * 2012-07-16 2012-11-21 太仓市联林活性炭厂 一种稻壳脱硅制备活性炭的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030068550A1 (en) * 2001-10-01 2003-04-10 Katsuhiko Naoi Electrode material and applications therefor
JP2003217853A (ja) * 2002-01-18 2003-07-31 Fuji Photo Film Co Ltd 発光素子
CN101780952A (zh) * 2010-03-26 2010-07-21 上海交通大学 负载功能氧化物多孔炭的制备方法
CN102651484A (zh) * 2012-05-10 2012-08-29 中国第一汽车股份有限公司 一种兼具锂离子电池和超级电容特征的储能器件
CN102786052A (zh) * 2012-07-16 2012-11-21 太仓市联林活性炭厂 一种稻壳脱硅制备活性炭的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105977053A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种石墨烯/二氧化锰复合材料增强比容量的混合型电极材料及其制备方法
CN105977041A (zh) * 2016-04-07 2016-09-28 铜陵泰力电子有限公司 一种铈锰掺杂可延长循环寿命的超级电容器电极材料及其制备方法
CN106673141A (zh) * 2016-11-10 2017-05-17 苏州聚智同创环保科技有限公司 一种秸秆基粒子三维电极填料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107578927B (zh) 一种聚苯胺基mof纳米复合材料柔性超级电容器的制备方法
CN102169759B (zh) 一种氧化钌电极材料的制备方法
CN107731545B (zh) 一种聚苯胺基mof纳米复合材料柔性超级电容器及制备方法
CN105633372A (zh) 硫化镍纳米颗粒/氮掺杂纤维基碳气凝胶复合材料及其制备方法
CN106517197A (zh) 超级电容器用氮掺杂多孔碳材料的制备方法
CN105776182A (zh) 一种中空管状生物碳的制备方法及应用
CN104779078A (zh) 一种碳纳米管/改性秸秆复合电极材料的制备方法及其制备方法
CN105914048A (zh) 一种多孔碳-石墨烯-金属氧化物复合材料及其制备方法和应用
CN109467082B (zh) 一种石墨化多孔玉米芯衍生炭电极材料的制备方法
CN105236406A (zh) 一种超级电容器用球形活性炭的制备方法
CN105321726B (zh) 高倍率活性炭/活性石墨烯复合电极材料及其制备方法
CN108531954B (zh) 聚苯胺/二维层状碳化钛复合材料的电化学制备方法
CN104821234A (zh) 一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法
CN104882294A (zh) 一种高比表面积的多孔秸秆基电极材料及其制备方法
CN105405681A (zh) 一种石墨烯-活性炭复合电极材料的制备方法
CN105070889A (zh) 一种负载二氧化钛纳米薄膜和四氧化三铁纳米颗粒的碳纤维材料的制备方法、产品及应用
CN107293408B (zh) 一种镍钴氢氧化物/含氮活性炭复合电极材料及其制备方法
CN107680826B (zh) 一种用于超级电容器的分层多孔活性炭电极材料的制备方法
CN105977043A (zh) 一种添加改性褐煤的超级电容器电极材料及其制备方法
CN104779065A (zh) 一种具有高体积比电容的秸秆基超级电容器电极及其制备方法
CN109003828A (zh) 小麦秸秆衍生的多孔生物质炭电极材料及其制备方法
CN104851611A (zh) 一种低电阻秸秆基电极材料及其制备方法
CN105140051A (zh) 一种氮、硫共负载活性炭电极的制备方法
CN104867690A (zh) 一种聚苯胺-秸秆基活性炭电极复合材料及其制备方法
CN106024406A (zh) 一种掺杂钛酸钡的高介电常数的超级电容器电极材料及其制备方法

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: 20150902