CN113096967A - 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 - Google Patents
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113096967A CN113096967A CN202110410171.1A CN202110410171A CN113096967A CN 113096967 A CN113096967 A CN 113096967A CN 202110410171 A CN202110410171 A CN 202110410171A CN 113096967 A CN113096967 A CN 113096967A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- electrode material
- supercapacitor electrode
- preparation
- specific
- 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
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 131
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 130
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 102
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 27
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 11
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 23
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 5
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000011245 gel electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002166 wet spinning Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/40—Fibres
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法，该发明通过一步简单的焦耳热自活化过程，将碳纤维(CF)进行电化学活化，进而制备出超级电容器电极，该发明的特点是在电极的制备过程中并未在基体纤维上引入其他活性材料，也没有对基体纤维采用传统复杂的活化过程，仅通过在空气中对碳纤维(CF)通电处理的快速自活化就制得了超级电容器电极，该电极制备过程简单，成本低；且电极比电容提高明显，适合大规模制备，此外，碳纤维(CF)的焦耳热属于通电自发热过程，与传统外加热源如用马弗炉加热的方法相比，具有升、降温速度快及保温时间短的特点，大大减少了制备过程的能耗，同时拥有节能和高效的优势。
Description
技术领域
本发明属于能源储存技术领域，尤其涉及其涉及基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法。
背景技术
超级电容器(Supercapacitors，SCs)是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型电化学储能装置，一直备受关注且极具应用前景。和传统的电容器相比，它具有较大的比容量。和一般的二次电池相比，SCs具有更高的能量密度，更宽的工作温度范围以及更长的使用寿命。
在现有的研究报道中，为了实现SC体积小、柔韧性好等特点，研究人员一般选用纳米碳材料纤维(如碳纳米管纤维、石墨烯纤维及碳纤维(CF))或金属丝(如镍丝)等作为基体，并对其活化或者负载其他电化学活性物质进而制备出SC电极。有的文献报道了以纳米碳材料纤维作为基体并在上面负载电化学活性更高的纳米碳材料颗粒，例如复旦大学的彭慧胜教授课题组开发了一种以有序MWCNT(多壁碳纳米管)/OMC(有序介孔碳)复合纤维材料作为SC电极(Flexible and weaveable capacitor wire based on a carbonnanocomposite fiber.Advanced Materials.2013；25(41):5965-70)。以制备的MWCNT作为基体并将其浸润OMC分散液，干燥后卷曲成直径为数十微米的纤维，并通过缠绕的方式将两根电极组装成了纤维状SC。这种通过浸泡的方式将OMC负载在MWCNT上，将MWCNT的骨架之间并将其互相连接起来，一定程度上增加了导电通路进而有利于快速的离子传输。但这样的负载方式会导致OMC颗粒分布不均匀且容易脱落，使得组装成的SC均一性和循环稳定性较差。还有的文献报道了以纳米碳材料作为基体，在外包覆一层赝电容电化学活性材料，例如Wei等人通过湿纺技术制备出石墨烯纤维后，之后通过浸泡将聚苯胺(PANI)引入相邻的石墨烯片的间隙中沉积制备出杂化纤维状电极，将两根制备好的杂化电极平行排列，然后覆盖PVA-H3PO4凝胶态电解质组装成平行式纤维状SC(Flexible high performance wet-spungraphene fiber supercapacitors.RSC advances.2013；3(46):23957-62)。虽然引入了PANI颗粒可以有效地增加比电容，但是浸泡使得PANI颗粒致密的沉积在石墨烯纤维基体上，使得电解液很难完全浸润到纤维上，导致纤维只充当了集流体的作用，并没有发挥其电化学活性。此外，还有文献报道不引入其他电化学活性物质而通过酸化或辐射等方式对纳米碳材料纤维基体进行活化，以达到增加基体材料自身电容的目的。例如Chen等人通过改进Hummers方法来活化纯碳纤维(CF)，随后使用HI(氢碘酸)/AcOH(醋酸)的混合物对其进行活化，最后将两根活化后的碳纤维(CF)和PVA/H3PO4凝胶电解质组装成了全固态纤维状SC(Transforming pristine carbon fiber tows into high performance solid-statefiber supercapacitors.AdvancedMaterials.2015；27(33):4895-901)。经过一系列活化过程，碳纤维(CF)表面或出现脱落的碳片，形成了多孔结构，增大了比表面积，提高了材料的比电容。但是，该活化过程过于复杂，且过程中加入了如HI这样有腐蚀性的化学药品，不仅增大了危险性，还会造成一定的污染，并不适合大规模生产。所以迫切的需要找到一种简单、低能耗且环境有好的一种原位活化的方法来制备SC的电极。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足、获得高比容量的纤维状电容器，特提供了基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法。
本发明通过如下方案解决上述技术问题：
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，超级电容器电极材料仅为碳纤维而没有负载其他电化学活性材料，碳纤维进行一步焦耳热自活化过程后制备成超级电容器电极。
其中，焦耳热自活化过程为：在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点，以达到增加材料电容的目的。
其中，超级电容器包括但不限定于一般的平板状超级电容器及纤维状超级电容器。
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维的预处理：取准确称量好的碳纤维并放入管式炉内，以惰性气体作为保护气氛，在100-500℃的温度范围下保温1-5h以去碳纤维除表面的胶；
(2)碳纤维的焦耳热自活化：将预处理后的碳纤维两端粘在金属箔上并接入直流电源，在恒压状态下通电即得到了基于高比容量的焦耳热自活化碳纤维的超级电容器电极材料。
其中，步骤(2)中所述的焦耳热自活化时的通电电压和时间并不限于某一特定的数值。
其中，可根据具体需求选择不同数目(单根-多根)的焦耳热自活化后的碳纤维作为电极。
作为优选的技术方案，步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两股长度为4cm、宽度为2.5mm碳纤维两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在7V恒压状态下通电15min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
作为优选的技术方案，步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两根长度为4cm的碳纤维两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在50V恒压状态下通电40min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
作为优选的技术方案，步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两片长度为4cm、宽度为1cm的碳纤维布两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在3V恒压状态下通电1min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
本发明能够实现的有益技术效果至少包括：本发明制备得到的超级电容器电极材料相对于其他超级电容器电极材料的制备过程，本发明在电极的制备过程中并未在基体纤维上引入其他活性材料也没有对基体纤维采用很复杂的活化过程，仅仅通过对碳纤维(CF)的一步“焦耳热自活化”，增加了碳纤维(CF)的电化学活性位点，大大提高了其比电容，相对于已报道的那些采用复杂活化过程来制备超级电容器电极的工作，本发明活化过程简单，成本低，且电容提升效果明显，适合大规模制备，且活化过程中不会引入有毒有害的物质，对环境又好，符合绿色发展的理念，“焦耳热”属于自发热过程，与传统炉子加热的方法相比，具有升、降温速度快及保温时间短的特点，会大大减少能耗。
附图说明
图1为本发明实施例1中碳纤维焦耳热自活化过程示意图。
图2为本发明实施例1中平行式纤维状超级电容器电极组装示意图。
图3为本发明实施例1中焦耳热自活化后碳纤维的扫描电镜形貌图。
图4为本发明实施例1中焦耳热自活化后碳纤维电极的电化学性能示意图。
图5为本发明实施例1中组装成的平行式纤维状超级电容器电极的电化学性能示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，超级电容器电极材料仅为碳纤维而没有负载其他电化学活性材料，碳纤维进行一步焦耳热自活化过程后制备成超级电容器电极，焦耳热自活化过程为：在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点，以达到增加材料电容的目的，超级电容器包括但不限定于一般的平板状超级电容器及纤维状超级电容器。
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
首先用剪刀在碳纤维布上取长度为4cm、宽度为2.5mm的两股碳纤维束，之后将其放入管式炉，在氮气气氛下300℃保温2h以去除表面的胶，用导电银胶分别将两股碳纤维两端与铜箔连接后接入直流电源，在7V恒压下通电进行焦耳热自活化15min后即完成电极的制备工作，具体参见图1所示，之后用胶头滴管将制备好的PVA-H3PO4凝胶态电解质均匀的滴到电极上并抽真空，使得电解质完全接触到每一根纤维，最后将两股碳纤维平行固定在载玻片上，并将PVA-H3PO4均匀的涂覆在两股纤维之间，即制得平行式纤维状超级电容器电极材料，具体参见图2所示。
在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点，具体参见图3所示。
对焦耳热自活化后的碳纤维进行电化学性能测试，电化学性能图具体参见图4所示，对制得平行式纤维状超级电容器电极材料进行电化学性能测试，电化学性能图具体参见图5所示。
实施例2
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，超级电容器电极材料仅为碳纤维而没有负载其他电化学活性材料，碳纤维进行一步焦耳热自活化过程后制备成超级电容器电极，焦耳热自活化过程为：在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点，以达到增加材料电容的目的，超级电容器包括但不限定于一般的平板状超级电容器及纤维状超级电容器。
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
首先用剪刀在碳纤维布上取长度为4cm、宽度为2.5mm的两股碳纤维束，之后将其放入管式炉，在氮气气氛下500℃保温2h以去除表面的胶，再用镊子分别挑出两根碳纤维并用导电银胶分别将两根碳纤维两端与铜箔连接后接入直流电源，在50V恒压下通电进行焦耳热自活化40min后即完成电极的制备工作，之后用胶头滴管将制备好的PVA-H2SO4凝胶态电解质均匀的滴到电极上。最后将两根碳纤维加捻扭曲，并将PVA-H2SO4均匀的涂覆在两根纤维之间，组装得到缠绕式的纤维状超级电容器电极。
实施例3
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，超级电容器电极材料仅为碳纤维而没有负载其他电化学活性材料，碳纤维进行一步焦耳热自活化过程后制备成超级电容器电极，，焦耳热自活化过程为：在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点，以达到增加材料电容的目的，超级电容器包括但不限定于一般的平板状超级电容器及纤维状超级电容器。
基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，具体包括有以下步骤：
首先用剪刀在碳纤维布上取长度为4cm、宽度为1cm的两片碳纤维布，之后将其放入管式炉，在氮气气氛下200℃保温4h以去除表面的胶，用导电银胶将两片碳纤维布的两端与铜箔连接后接入直流电源，在3V恒压下通电进行焦耳热自活化1min后即完成电极的制备工作，之后用胶头滴管将制备好的PVA-KOH凝胶态电解质均匀的滴到电极上并抽真空，使得电解质完全接触到每一根纤维。最后将两片碳纤维布平行排列，并将PVA-KOH均匀的涂覆在两片纤维布之间，即制备得到平板状超级电容器电极。
相对于其他超级电容器电极材料的制备过程，本发明在电极的制备过程中并未在基体纤维上引入其他活性材料也没有对基体纤维采用很复杂的活化过程，仅仅通过对碳纤维(CF)一步“焦耳热自活化”，增加了碳纤维(CF)的电化学活性位点，大大提高了其比电容，相对于已报道的那些采用复杂活化过程来制备超级电容器电极的工作，本发明活化过程简单，成本低，且电容提升效果明显，适合大规模制备，且活化过程中不会引入有毒有害的物质，对环境又好，符合绿色发展的理念，“焦耳热”属于自发热过程，与传统炉子加热的方法相比，具有升、降温速度快及保温时间短的特点，会大大减少能耗。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，其特征在于：所述超级电容器电极材料仅为碳纤维而没有负载其他电化学活性材料，所述碳纤维进行一步焦耳热自活化过程后制备成超级电容器电极。
2.根据权利要求1所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，其特征在于：所述的焦耳热自活化过程为：在碳纤维两端通电，碳纤维由于自身电阻而产生的热量，使碳纤维升温并在碳纤维表面烧蚀出更多的电化学活性位点。
3.根据权利要求1所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，其特征在于：所述的超级电容器包括但不限定于一般的平板状超级电容器及纤维状超级电容器。
4.基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求1-3任一项所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料，包括以下步骤：
(1)碳纤维的预处理：取准确称量好的碳纤维并放入管式炉内，以惰性气体作为保护气氛，在100-500℃的温度范围下保温1-5h以去碳纤维除表面的胶；
(2)碳纤维的焦耳热自活化：将预处理后的碳纤维两端粘在金属箔上并接入直流电源，在恒压状态下通电即得到了基于高比容量的焦耳热自活化碳纤维的超级电容器电极材料。
5.根据权利要求4所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的焦耳热自活化时的通电电压和时间并不限于某一特定的数值。
6.根据权利要求4所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：可根据具体需求选择不同数目(单根-多根)的焦耳热自活化后的碳纤维作为电极。
7.根据权利要求4所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两股长度为4cm、宽度为2.5mm碳纤维两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在7V恒压状态下通电15min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
8.根据权利要求4所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两根长度为4cm的碳纤维两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在50V恒压状态下通电40min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
9.根据权利要求4所述的基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤(2)的具体步骤为：将预处理后的两片长度为4cm、宽度为1cm的碳纤维布两端用导电银胶粘在0.05mm厚的铜箔上并接入直流电源，在3V恒压状态下通电1min，即得到了高比容量的焦耳热自活化碳纤维超级电容器电极材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110410171.1A CN113096967B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110410171.1A CN113096967B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113096967A true CN113096967A (zh) | 2021-07-09 |
| CN113096967B CN113096967B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=76678395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110410171.1A Active CN113096967B (zh) | 2021-04-16 | 2021-04-16 | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113096967B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114284076A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 合肥工业大学 | 一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法 |
| CN114436660A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-06 | 合肥工业大学 | 一种碳纳米管-陶瓷复合膜的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158152A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Sonac Kk | カーボンファイバの先端部処理方法 |
| CN103562447A (zh) * | 2012-04-18 | 2014-02-05 | 太克万株式会社 | 碳纤维材料、碳纤维材料制造方法、具有所述碳纤维材料的材料 |
| KR101591264B1 (ko) * | 2014-08-06 | 2016-02-03 | 한국세라믹기술원 | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 |
| CN107256806A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电极材料及超级电容器 |
| WO2018104942A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | POCell Tech Ltd. | Supercapacitor comprising low-purity carbon electrode and aqueous electrolyte |
| CN111962287A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-20 | 孙世超 | 一种使用焦耳热技术制备高性能低成本石墨化碳纤维的工艺 |
| US20210020384A1 (en) * | 2017-08-17 | 2021-01-21 | Sabic Global Technologies, B.V. | Carbon microtube composite film electrode |
-
2021
- 2021-04-16 CN CN202110410171.1A patent/CN113096967B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009158152A (ja) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Sonac Kk | カーボンファイバの先端部処理方法 |
| CN103562447A (zh) * | 2012-04-18 | 2014-02-05 | 太克万株式会社 | 碳纤维材料、碳纤维材料制造方法、具有所述碳纤维材料的材料 |
| KR101591264B1 (ko) * | 2014-08-06 | 2016-02-03 | 한국세라믹기술원 | 울트라커패시터용 전극활물질, 그 제조방법 및 울트라커패시터 전극의 제조방법 |
| WO2018104942A1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | POCell Tech Ltd. | Supercapacitor comprising low-purity carbon electrode and aqueous electrolyte |
| CN107256806A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-17 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种电极材料及超级电容器 |
| US20210020384A1 (en) * | 2017-08-17 | 2021-01-21 | Sabic Global Technologies, B.V. | Carbon microtube composite film electrode |
| CN111962287A (zh) * | 2020-07-29 | 2020-11-20 | 孙世超 | 一种使用焦耳热技术制备高性能低成本石墨化碳纤维的工艺 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| A.C. RODRIGUES ET AL.: ""High-performance supercapacitor electrode based on activated carbon fiber felt/iron oxides"", 《MATERIALSTODAY COMMUNICATIONS》, vol. 21, pages 100553 - 1 * |
| 伍世嘉 等: ""恒功率充放电条件下的双电层超级电容器循环性能研究"", 《广东电力》, vol. 33, no. 1, pages 9 - 16 * |
| 刘津玮;杨琳;: ""纤维基柔性超级电容器研究进展"", 《合成纤维工业》, no. 02, pages 60 - 63 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114284076A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 合肥工业大学 | 一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法 |
| CN114284076B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-12-01 | 合肥工业大学 | 一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法 |
| CN114436660A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-05-06 | 合肥工业大学 | 一种碳纳米管-陶瓷复合膜的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113096967B (zh) | 2024-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113096967B (zh) | 基于碳纤维的高比容量超级电容器电极材料及制备方法 | |
| WO2018192341A1 (zh) | 一种金属二次电池负极用三维集流体及其制备方法和用途 | |
| CN104240973A (zh) | 一种透明、柔性的超级电容器织物及其制备方法 | |
| CN108554402B (zh) | 二氧化锰/碳布复合材料的应用以及空气净化装置 | |
| US20130170099A1 (en) | Electrode of energy storage and method for manufacturing the same | |
| CN112038114B (zh) | 一种碳纤维基石墨烯/纳米聚苯胺复合材料的制备方法 | |
| KR20110049471A (ko) | 접착강도와 전기전도도를 향상시킨 탄소나노섬유가 코팅된 집전체와 그 제조방법 | |
| CN108589264A (zh) | 硫化铋纳米颗粒/氮掺杂碳纳米纤维杂化材料及其制备 | |
| CN113436912B (zh) | 提高激光诱导石墨烯基电容器比电容的方法和激光诱导石墨烯基电容器 | |
| CN108461301B (zh) | 一种MnO2-PPy/H-TiO2三元核壳杂化阵列电极材料及其制备方法 | |
| TWI464762B (zh) | 超級電容器 | |
| KR101057410B1 (ko) | 수퍼커패시터 및 이의 제조방법 | |
| CN111974430B (zh) | 一种单原子铜催化剂的制备方法及其在锂硫电池正极中的应用 | |
| CN111354576B (zh) | 织物基柔性超级电容器及其制造方法 | |
| Hosogai et al. | Electrospun nickel oxide/polymer fibrous electrodes for electrochemical capacitors and effect of heat treatment process on their performance | |
| KR102585145B1 (ko) | 표면활성화된 탄소섬유 전극, 이의 제조방법, 플렉시블 섬유형 슈퍼커패시터 및 플렉시블 섬유형 슈퍼커패시터의 제조 방법 | |
| TWI427651B (zh) | 超級電容器 | |
| CN113278990B (zh) | 一种钌量子点负载碳纤维析氢催化剂及其制备方法和应用 | |
| KR20110000099A (ko) | 수퍼커패시터 및 이의 제조방법 | |
| CN115020707A (zh) | 一种柔性锂金属电池亲锂碳纳米纤维骨架材料及其制备方法与应用 | |
| CN114284076B (zh) | 一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法 | |
| CN113089136A (zh) | 一种铂负载氮/硫共掺杂多孔碳纳米纤维材料及其制备和应用 | |
| CN114709418A (zh) | 一种具有高首次库伦效率的改性硬碳负极材料的制备方法和相关钠离子电池 | |
| CN113223871A (zh) | 以泡沫镍片为基底的NiO/C复合电极材料的制备及应用 | |
| KR20100025770A (ko) | 전기방사에 의한 전기이중층 커패시터용 탄소나노섬유의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |