DE102015122923A1

DE102015122923A1 - Verfahren zur Herstellung eines Superkondensators

Info

Publication number: DE102015122923A1
Application number: DE102015122923.4A
Authority: DE
Inventors: DianBo Ruan; ZhiJun Qiao; GuanSheng Fu
Original assignee: Ningbo CSR New Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Ningbo CRRC New Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2016-07-07
Also published as: CN104795251A; WO2016110115A1; AU2015101548A4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Superkondensators. Dabei wird aus Alginat eine poröse Kohle hergestellt. Anschließend wird mittels Adsorption von Anilin an der Oberfläche der auf Alginat basierenden porösen Kohle und mittels einer durch eine In-situ-Polymerisation gebildeten Pufferschicht die Leitfähigkeit der auf Alginat basierenden porösen Kohle erhöht. Die so hergestellte poröse Kohle weist einen hohen spezifischen Oberflächenbereich und eine stark poröse Struktur auf. Des Weiteren besitzt sie eine verhältnismäßig hohe spezifische Kapazität. Das Herstellungsverfahren ist einfach sowie umweltschonend und daher auch für die Industrieproduktion geeignet.

Description

Technisches Feld
Die Erfindung betrifft das technische Gebiet eines Superkondensators und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung des Superkondensators.
Stand der Technik
Poröse Kohle hat ähnliche Eigenschaften wie Aktivkohle, wie zum Beispiel einen hohen spezifischen Oberflächenbereich und eine stark poröse Struktur. Sie wird häufig für das Elektrodenmaterial eines Superkondensators benutzt. Allerdings haben die Auswahl und die Herstellung des Vorproduktes einen sehr wichtigen Einfluss auf die Porenstruktur der porösen Kohle und die elektrochemische Leistung der als Elektrodenmaterial des Superkondensators verwendeten porösen Kohle. Die derzeit handelsübliche poröse Kohle ist anhand des Rohstoffs hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: poröse Kohle aus Öl, aus Steinkohle und aus Biomasse. Die Verfahren zur ihrer Herstellung umfassen hauptsächlich einen physikalischen Aktivierungsprozess, einen chemischen Aktivierungsprozess und ein Template-Prozess. Mit der sich beschleunigenden Erschöpfung der nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen, wie zum Beispiel Steinkohle und Öl usw. und aufgrund der großen Menge an den während ihrer Verbrennung erzeugten schädlichen Gasen, ist die Umweltverschmutzung recht groß. Deshalb zeigt Biomasse, die als das kohlenstoffhaltige Vorprodukt dienen kann, eine neue Richtung für die Entwicklung des neuartigen effizienten Elektrodenmaterials des Superkondensators auf. Zugleich ist in den Verfahren zur Herstellung erforderlich, bei dem physikalischen Aktivierungsprozess, dem chemischen Aktivierungsprozess und dem Template-Prozess Hilfsmittel zu verwenden, so dass es zur Verschwendung von Energie und sogar zur Erhöhung der Preise der Produkte führt.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Probleme der Energieverschwendung bei den vorhandenen Herstellungsprozessen des Superkondensators dadurch zu lösen, dass ein Verfahren zur Herstellung des Kondensators bereitgestellt wird. Dieses Verfahren ist einfach und ohne Hilfsmittel möglich und hat eine geringe Umweltverschmutzung und erleichtert die Industrieproduktion. Zugleich hat die derart hergestellte poröse Kohle einen hohen spezifischen Oberflächenbereich und eine stark poröse Struktur. Die Poren haben eine stufenartige Porenstruktur, wobei diese poröse Kohle eine verhältnismäßig hohe spezifische Kapazität aufweist.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß die folgende technische Lösung vorgeschlagen:
Ein Verfahren zur Herstellung eines Superkondensators, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

(1). eine auf Alginat basierende poröse Kohle, ein elektrisch leitendes Kohlenschwarz und ein Bindemittel im Massenverhältnis von 8:1:1 werden gleichmäßig gemischt, wobei eine Mischflüssigkeit erhalten wird. Es wird sodann reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wobei eine Paste erhalten wird;
(2). die Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dieser Kohlenstofffilm wird mittels eines Stanzwerkzeugs zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt;
(3). der in Schritt (2) erhaltene Film und ein Nickelschaum mit einer Dicke von 14 mm wird mittels einer Gießform auf einem Stanzwerkzeug unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt;
(4). die in Schritt (3) erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden;
(5). zwei in Schritt (4) erhaltene Elektrodenplatten werden mit denselben Massen als zwei Elektroden eingesetzt. Eine Polypropylen-Folie wird als Membran und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung in dem Superkondensator eingesetzt.

Das Alginat hat eine bestimmte poröse Struktur und Oberflächengruppen mit einem hohen Sauerstoffgehalt. Eine durch direkte Verkohlung erhaltene Alginat-Kohle hat eine relativ gute Kapazität und ist zur Herstellung des Superkondensators geeignet. Das Verfahren ist auch einfach und ohne Hilfsmittel möglich, ist umweltfreundlich und ist somit für die Industrieproduktion geeignet.
Vorzugsweise ist das Bindemittel im Schritt (1) eine PTFE-Emulsion mit einem Massenverhältnis von 10%.
Vorzugsweise ist die auf Alginat basierende poröse Kohle durch die folgenden Schritte hergestellt: Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und in einer Schutzgasatmosphäre aus Stickstoff mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1–10°C/min auf 500–900°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 1–10 Stunden gehalten. Dann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei eine auf Alginat basierende poröse Kohle mit einem hohen spezifischen Oberflächenbereich erhalten wird.
Vorzugsweise ist die auf Alginat basierende poröse Kohle im Schritt (1) durch die folgenden Schritte hergestellt: Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und in einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2–4°C/min auf 600–650°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 2–2,5 Stunden gehalten. Dann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei eine auf Alginat basierende poröse Kohle mit einem hohen spezifischen Oberflächenbereich erhalten wird.
Vorzugsweise ist die auf Alginat basierende poröse Kohle im Schritt (1) durch die folgenden Schritte hergestellt:

(1). Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und in einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1–10°C/min auf 500–900°C erhitzt, dann für 1–10 Stunden kalziniert und durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei ein kalziniertes Alginatmaterial erhalten wird. Das erhaltene kalzinierte Alginatmaterial wird in eine Salzsäurelösung von 1–2 mol/l eingebracht und für 30–45 Minuten gerührt, gefiltert und getrocknet, so dass ein verkohltes Alginatpulver erhalten wird, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Alginatmaterials und der Salzsäurelösung 1:4 betrifft;
(2). 40–50 Gewichtsteile verkohltes Alginatpulver und 10–14 Gewichtsteile aktivierter Bentonit werden gemischt und in 200–250 Gewichtsteilen einer Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Anschließend werden 70–80 Gewichtsteile Anilin zugegeben und für 30 Minuten gerührt;
(3). nach Rühren werden 280–300 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l über 30 Minuten hinzugetropft. Nach dem Hinzutropfen wird weiter gerührt und es erfolgt eine Reaktion für 8–10 Stunden, wobei während des Hinzutropfens der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird;
(4). nach Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert, der Filterkuchen gereinigt und dann durch Brennen getrocknet, wodurch die auf Alginat basierende poröse Kohle erhalten wird.

Ein Polyanion hat eine gute Leitfähigkeit und chemische Stabilität und durch eine Mischung des bei hoher Temperatur kalzinierten verkohlten Alginatpulvers und Anilin, mittels einer Adsorption des Anilins an der Oberfläche des verkohlten Alginatpulvers und mittels einer durch eine In-situ-Polymerisation gebildeten Pufferschicht wird die Leitfähigkeit der auf Alginat basierenden porösen Kohle erhöht. Weiterhin wird eine kleine Menge an aktiviertem Bentonit zu dem verkohlten Alginatpulver gegeben. Aufgrund einer guten Dispergierbarkeit des aktivierten Bentonits wird eine gleichmäßige Dispergierung des verkohlten Alginatpulvers begünstigt, so dass eine gleichmäßigere Reaktion mit Anilin erfolgt. Ferner hat Bentonit eine Ionenaustauschsmöglichkeit und das Anilin tritt durch einen Ionenaustausch in den Bereich zwischen den Schichten des Bentonits ein. Dadurch bildet sich ein Polyanion zwischen den Schichten des Bentonits aus und die Leitfähigkeit des Bentonits wird erhöht, so dass das Bentonit sowohl zur Dispergierung als auch zum elektrischen Leiten dient.
Vorzugsweise wird das aktivierte Bentonit durch die folgenden Schritte hergestellt:

(1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und gemahlen und dann mittels eines Siebs mit 300–400 Maschen gesiebt;
(2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 120–150°C für 1 Stunde erhitzt, dann bei einer Temperatur von 300–500°C für 1 Stunde weiter erhitzt und durch Selbstkühlung abgekühlt, wodurch aktiviertes Bentonit erhalten wird.

Bentonit hat in seiner Struktur eine große Menge an freiem Wasser, adsorbiertem Wasser, Zwischenschichtwasser und Kristallwasser, wobei ein Teil des Wassers des Bentonits durch ein Brennen bei hoher Temperatur verloren geht und als Gas aus dem Bentonit austritt, so dass sich viele feine Lücken innerhalb des Bentonits ausbilden, der spezifische Oberflächenbereich gesteigert wird und die Adsorptionsfähigkeit des Bentonits verstärkt wird, so dass das Bentonit mehr Anilin adsorbieren kann, wodurch die Leitfähigkeit des Bentonits erhöht wird.
Vorzugsweise ist das Alginat Natriumalginat, Kaliumalginat oder Kalziumalginat.
Vorzugsweise ist die Polypropylen-Folie im Schritt (5) aus den folgenden Substanzen hergestellt: 80–85 Gew.-% Polypropylen, 10–15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 3–5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5–1,5 Gew.-% Silanhaftvermittler werden gleichmäßig gemischt, wobei die Polypropylen-Folie durch ein Trockenverfahren hergestellt wird.
Vorzugsweise wird die natürliche Zellulose-Paste durch die folgenden Verfahrensschritte erhalten:

(1). Bambusfasern werden in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt, dann evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis der Bambusfasern und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird entfernt und gereinigt, dann in heißes Wasser bei einer Temperatur von 80–90°C eingetaucht und gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert und ein gefilterter Feststoff gewonnen;
(3). der gefilterte Feststoff wird zerdrückt, wobei nach dem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 60–70 Gew.-% erhalten wird.

Die auf oben genannter Weise hergestellte natürliche Zellulose-Paste enthält viel natürliche Zellulose. Die natürliche Zellulose zeichnet sich durch eine gute Hygroskopizität und eine gute Wärmebeständigkeit aus. Eine weniger natürliche Zellulose kann nach Hinzugabe von Polypropylen die Hygroskopizität und die Wärmebeständigkeit von Polypropylen verbessern, so dass die Fähigkeit der Absorption und Haltung des Elektrolytes durch die Membran erhöht wird. Dadurch werden die Belastungsfähigkeit und die Zyklusleistung der Produkte verbessert. Des Weiteren wird nach Hinzugabe der natürlichen Zellulose zu Polypropylen die natürliche Zellulose mit dem Polypropylen vernetzt, so dass auch die Zerreißfestigkeit und die Stechfestigkeit der Membran erhöht werden.
Vorzugsweise wird Halloysit-Pulver wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 300–500 nm wird gewogen, in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt, so dass eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird, wobei das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung 1:5 beträgt;
(2). die oben genannte Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt, dann zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird sodann neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500–600°C wird für 4 Stunden kalziniert, dann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver ist ein rohrförmiges Material mit einem hohlen Rohr im Nanobereich und besitzt eine gute Adsorptionsfähigkeit und kann die Hygroskopizität der Membran weiter erhöhen. Das Halloysit-Pulver kann zugleich auch die Wärmebeständigkeit und die mechanische Festigkeit der Membran erhöhen. Der Silanhaftvermittler kann die Mischbarkeit des Halloysit-Pulvers und des Polypropylen verbessern. Aus dem vorbehandelten Halloysit-Pulver wird Kristallwasser entfernt, wodurch seine Adsorptionsfähigkeit und Wärmebeständigkeit stark erhöht und auch die Adsorptionsmenge des Halloysit-Pulvers zugleich gesteigert werden.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die Erfindung folgende Vorteile: (1). die in der Erfindung verwendeten Rohstoffe sind preisgünstig und in großer Menge im Seetang vorhanden; (2). es ist kein Hilfsmittel im Herstellungsvorgang der porösen Kohle erforderlich; (3). der Herstellungsprozess der porösen Kohle ist einfach, gut handhabbar und daher für die Industrieproduktion gut geeignet; (4). ein mit der porösen Kohle versehener Superkondensator weist eine hohe spezifische Kapazität auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Rasterelektronenmikroskop-Bild der im Ausführungsbeispiel erhaltenen auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle;
2 zeigt ein hochaufgelöstes Transmissionselektronenmikroskop-Bild der im Ausführungsbeispiel erhaltenen auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle;
3 zeigt N₂-Adsorptions- und Desorptionsisothermen der im Ausführungsbeispiel erhaltenen auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle;
4 zeigt eine Darstellung der Porengrößenverteilung der im Ausführungsbeispiel erhaltenen auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle;
5 zeigt eine Darstellung der Belastungsfähigkeit und der Zyklenfestigkeit der im Ausführungsbeispiel erhaltenen auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Soweit nicht anders angegeben ist, sind die in den Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendeten Rohstoffe die in diesem technischen Gebiet üblichen Rohstoffe und soweit nicht anders angegeben ist, sind die in den Ausführungsbeispielen verwendeten Verfahren die in diesem technischen Gebiet üblichen Verfahren.
Ausführungsbeispiel 1
30 g eines handelsüblichen Natriumalginats wird in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1°C/min auf 500°C erhitzt, bei dieser Temperatur für 1 Stunde gehalten und dann durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei eine auf Natriumalginat basierende poröse Kohle erhalten wird. Durch Beobachtung mittels eines Rasterelektronenmikroskops (vgl. 1) und eines Transmissionselektronenmikroskops (vgl. 2) hat sich herausgestellt, dass die auf Natriumalginat basierende poröse Kohle eine gestufte Porenstruktur, nämlich eine Mikropore-Mesopore-Makropore-Struktur aufweist. Die N₂-Adsorptions- und N₂-Desorptionsisothermen und die Porengrößenverteilung der auf Natriumalginat basierenden porösen Kohle (vgl. 3 und 4) zeigen, dass ihr spezifischer Oberflächenbereich 1910 m²/g beträgt.
Die oben erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt und dann reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen und so zu einer Paste vermischt. Dann wird die Paste auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Sodann wird der Kohlenstofffilm mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei erfindungsgemäße Elektrodenplatten mit derselben Masse als zwei Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 80 Gew.-% Polypropylen, 15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4,5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht, wird durch ein Trockenverfahren hergestellt; und eine 6M KOH-Lösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch die folgenden Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Dann wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis der Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird entfernt und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 80°C eingetaucht und gemahlen und nach dem Mahlen gefiltert, wobei ein gefilterter Feststoff gewonnen wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 60 Gew.-% erhalten wird.

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 300 nm wird gewogen, in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben und gleichmäßig gerührt, wodurch eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung beträgt 1:5;
(2). die Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wobei ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wobei das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 232 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 178 F/g (vgl. 5). Bei einer Stromdichte von 40 A/g wird nach 2000 Zyklen 99,2% der Kapazität des Superkondensators beibehalten (vgl. 5).
Ausführungsbeispiel 2
30 g eines handelsüblichen Natriumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N2 mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2°C/min auf 600°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 2 Stunden gehalten. Dann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine auf Natriumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 2065 m²/g erhalten wird.
Die so erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt, sodann reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wobei eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Sodann wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei Elektrodenplatten mit derselben Masse als Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die 85 Gew.-% Polypropylen, 10 Gew.-% natürlicher Zellulose-Paste, 4,5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler enthält, wobei die Membran durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Dann wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, in heißes Wasser mit einer Temperatur von 90°C eingetaucht und gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wobei ein Feststoff gewonnen wird;
(3). Der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 70 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 500 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l zugegeben, wobei gleichmäßig gerührt wird, wodurch eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver zu Salzsäurelösung beträgt 1:5;
(2). die Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wobei ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 600°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wodurch erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 243 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 180,2 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen wird 99,7% der Kapazität des Superkondensators beibehalten.
Ausführungsbeispiel 3
27 g eines handelsüblichen Kaliumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 3°C/min auf 630°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 2 Stunden gehalten. Sodann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine auf Kaliumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 2041 m²/g erhalten wird.
Die oben erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt, sodann reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wodurch eine Paste entsteht. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, so dass ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dann wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank mit einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei erhaltene Elektrodenplatten mit derselben Masse als zwei Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 82 Gew.-% Polypropylen, 12,5 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch die folgenden Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Das wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 85°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). Der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach anschließendem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 65 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 400 nm wird gewogen, in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben und gleichmäßig gerührt, wobei eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). die Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wobei ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 550°C für 4 Stunden kalziniert und schließlich abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 240 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 180 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,5% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispiel 4
27 g eines handelsüblichen Kaliumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 4°C/min auf 650°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 2,5 Stunden gehalten und dann durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine auf Kaliumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 2036 m²/g erhalten wird.
Die oben erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt und dann reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wodurch eine Paste entsteht. Dann wird die Paste auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Anschließend wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei erfindungsgemäße Elektrodenplatten mit derselben Masse als zwei Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die 83 Gew.-% Polypropylen, 12,5 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler enthält und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt, dann bis zu –0.85 MPa evakuiert wird und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und der Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 85°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). dieser Feststoff wird zerdrückt, wobei nach anschließendem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 70 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 500 nm wird abgewogen, in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben und gleichmäßig gerührt, so dass eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). die so erhaltene Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und anschließend zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und dann getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500°C für 4 Stunden kalziniert und sodann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 238 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 182,0 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,8% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispiel 5
50 g eines handelsüblichen Kalziumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 6°C/min auf 800°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 7 Stunden gehalten. Dann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, so dass eine auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1922 m²/g erhalten wird.
Die oben erhaltene auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Sodann wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und die Mischung einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wodurch eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Anschließend wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank mit einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, so dass fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei erfindungsgemäße Elektrodenplatten mit derselben Masse als Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 83 Gew.-% Polypropylen, 12,5 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Sodann wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 80°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). Dieser Feststoff wird im Anschluss zerdrückt, wobei nach anschließendem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 70 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 500 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben. Dabei wird gleichmäßig gerührt, so dass eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird, wobei das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung 1:5 beträgt;
(2). diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 234 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 178 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,3% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispiel 6
43 g eines handelsüblichen Kalziumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min auf 900°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 10 Stunden gehalten. Dann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch eine auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1970 m²/g erhalten wird.
Die so erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Danach wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und die Mischung einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wobei eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dann wird der Kohlenstofffilm mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei Elektrodenplatten mit derselben Masse als Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 80 Gew.-% Polypropylen, 14,5 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Wann wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und für 2 Stunden bei 80°C gekocht, wobei das Massenverhältnis von Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird entfernt und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 80°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach anschließendem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 65 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 400 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben. Dabei wird gleichmäßig gerührt, wodurch eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver zu Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). Diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird anschließend neutralisiert und dann getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 600°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße und fertige Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 236 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 179,5 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g bleibt nach 2000 Zyklen 99,3% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispel 7
30 g eines handelsüblichen Natriumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1°C/min auf 500°C erhitzt und für 1 Stunde kalziniert. Anschließend wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei kalziniertes Natriumalginatmaterial erhalten wird. Das erhaltene kalzinierte Natriumalginatmaterial wird in eine Salzsäurelösung von 1 mol/l eingebracht, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Natriumalginatmaterials und der Salzsäurelösung 1:4 beträgt. Sodann wird das so erhaltene Gemisch für 30 Minuten gerührt. Anschließend wird gefiltert und getrocknet, wodurch verkohltes Natriumalginatpulver erhalten wird. 40 Gewichtsteile des verkohlten Natriumalginatpulvers und 10 Gewichtsteile des aktivierten Bentonits werden gemischt und in 200 Gewichtsteile einer Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht und gleichmäßig gerührt. Sodann werden 70 Gewichtsteile Anilin hinzugegeben und für weitere 30 Minuten gerührt. Anschließend werden 280 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l über 30 Minuten hinzugetropft. Nach Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung wird gerührt, wobei eine Reaktion für 8 Stunden erfolgt und wobei während der Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird. Nach Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert, der Filterkuchen gereinigt und dann durch Brennen getrocknet, wodurch die auf Natriumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1970 m²/g erhalten wird.
Das aktivierte Bentonit wird durch folgende Schritte herstellt:

(1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und anschließend gemahlen. Sodann wird mittels eines Siebs mit 300 Maschen gesiebt;
(2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 120°C für 1 Stunde erhitzt und dann bei einer Temperatur von 300°C für 1 Stunde weiter erhitzt. Anschließend wird durch Selbstkühlung abgekühlt, wobei aktiviertes Bentonit erhalten wird.

Die oben erhaltene auf Natriumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Dann wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und das Gemisch einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wodurch eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dieser Kohlenstofffilm wird wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, so dass die fertigen Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei durch das oben beschriebene Verfahren hergestellte Elektrodenplatten mit derselben Masse als Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 80 Gew.-% Polypropylen, 15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4,5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt, dann bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und der Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 80°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 60 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 300 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben und dabei gleichmäßig gerührt, wodurch eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt, wobei durch anschließendes Zentrifugieren ein Festkörperpulver gewonnen wird. Dieses Festkörperpulver wird neutralisiert und dann getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße und fertige Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 248 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 188.6 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,7% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispiel 8
40 g eines handelsüblichen Kaliumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 4°C/min auf 600°C erhitzt und für 2,5 Stunden kalziniert. Sodann wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch kalziniertes Kaliumalginatmaterial erhalten wird. Dieses kalzinierte Kaliumalginatmaterial wird in eine Salzsäurelösung von 1 mol/l eingebracht, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Kaliumalginatmaterials zu der Salzsäurelösung 1:4 beträgt. Anschließend wird für 30 Minuten gerührt, dann filtriert und schließlich getrocknet, wodurch verkohltes Kaliumalginatpulver erhalten wird; 45 Gewichtsteile vom verkohlten Kaliumalginatpulver und 12 Gewichtsteile vom aktivierten Bentonit werden gemischt und in 230 Gewichtsteile einer Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird. Sodann werden 75 Gewichtsteile Anilin eingebracht und es wird für weitere 30 Minuten gerührt. Danach werden 300 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l innerhalb von 30 Minuten hinzugetropft. Nach Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung wird gerührt, wobei eine Reaktion für 8 Stunden erfolgt und wobei während der Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird. Nach Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert. Der Filterkuchen wird gereinigt und durch Brennen getrocknet, wodurch die auf Kaliumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1984 m²/g erhalten wird.
Das aktivierte Bentonit wird durch die folgenden Schritte herstellt:

(1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und gemahlen, und dann mittels eines Siebs mit 350 Maschen gesiebt;
(2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 135°C für 1 Stunde erhitzt und dann bei einer Temperatur von 320°C für eine weitere Stunde erhitzt. Anschließend wird durch Selbstkühlung abgekühlt, wodurch das aktivierte Bentonit erhalten wird.

Die oben erhaltene auf Kaliumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Anschließend wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und das so erhaltene Gemisch einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterzogen, wobei eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dann wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank mit einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten gewonnen werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren gewonnene Elektrodenplatten mit derselben Masse als Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 85 Gew.-% Polypropylen, 14,5 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird. Anschließend wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und der Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 90°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 70 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 500 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben und dabei wird gleichmäßig gerührt, so dass eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver zu Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wobei ein Festkörperpulver gewonnen wird. Das Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 600°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 252 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 190,4 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,8% der Kapazität des Superkondensators erhalten.
Ausführungsbeispiel 9
40 g eines handelsüblichen Kalziumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 7°C/min auf 700°C erhitzt und für weitere 6 Stunden kalziniert. Anschließend wird durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei kalziniertes Kalziumalginatmaterial erhalten wird. Das kalzinierte Kalziumalginatmaterial wird in eine Salzsäurelösung von 1 mol/l eingebracht, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Kalziumalginatmaterials und der Salzsäurelösung 1:4 beträgt. Es wird für 30 Minuten gerührt, sodann gefiltert und getrocknet, wobei ein verkohltes Kalziumalginatpulver gewonnen wird. 50 Gewichtsteile vom verkohlten Kalziumalginatpulver und 14 Gewichtsteile vom aktivierten Bentonit werden vermischt und in 250 Gewichtsteile einer Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird. Anschließend werden 80 Gewichtsteile Anilin hinzugegeben und das Gemisch für 30 Minuten gerührt. Danach werden 300 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l über 30 Minuten hinzugetropft. Nach Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung wird weiter gerührt, wobei eine Reaktion für 10 Stunden erfolgt und wobei während der Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird. Nach Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert und der Filterkuchen gereinigt. Anschließend wird durch Brennen getrocknet, wodurch auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1992 m²/g wird erhalten.
Das aktivierte Bentonit wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und gemahlen, und dann mittels eines Siebs mit 400 Maschen gesiebt;
(2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 150°C für 1 Stunde erhitzt, dann bei einer Temperatur von 350°C für 1 Stunde weiter erhitzt und schließlich durch Selbstkühlung abgekühlt, wodurch das aktivierte Bentonit erhalten wird.

Die oben erhaltene auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Dann wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterworfen, wobei eine Paste erhalten wird. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Sodann wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, so dass schließlich fertige Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei fertige Elektrodenplatten mit derselben Masse als zwei Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 80 Gew.-% Polypropylen, 15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4,5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird; und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10-Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Wann wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und der Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt. Anschließend wird sie in heißes Wasser bei einer Temperatur von 90°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 65 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 450 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben, wobei gleichmäßig gerührt wird. Dadurch wird eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten, wobei das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung 1:5 beträgt;
(2). diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und anschließend zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Dieser Festkörperpulver wird neutralisiert und danach getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 550°C für 4 Stunden kalziniert und dann abgekühlt, so dass das erfindungsgemäße und fertige Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 256 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 191.4 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,7% der Kapazität des Superkondensators beibehalten.
Ausführungsbeispiel 10
30 g eines handelsüblichen Natriumalginats werden in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 10°C/min auf 900°C erhitzt. Anschließend wird für 10 Stunde kalziniert und danach durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt, so dass kalziniertes Natriumalginatmaterial erhalten wird. Dieses kalzinierte Natriumalginatmaterial wird in eine Salzsäurelösung von 1 mol/l eingebracht, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Natriumalginatmaterials und der Salzsäurelösung bei 1:4 liegt. Es wird sodann für 30 Minuten gerührt, anschließend gefiltert und getrocknet, wodurch verkohltes Natriumalginatpulver erhalten wird. 45 Gewichtsteile vom verkohlten Natriumalginatpulver und 14 Gewichtsteile vom aktivierten Bentonit werden gemischt und in 220 Gewichtsteile eine Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird. Anschließend werden 75 Gewichtsteile Anilin hinzugegeben und es wird für weitere 30 Minuten gerührt. Im Anschluss daran werden 280 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l über 30 Minuten hinzugetropft. Nach Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung wird gerührt, wobei eine Reaktion für 8 Stunden erfolgt und wobei während der Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird. Nach Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert, der Filterkuchen gereinigt und dann durch Brennen getrocknet, so dass auf Natriumalginat basierende poröse Kohle mit einem spezifischen Oberflächenbereich von 1980 m2/g wird erhalten.
Das aktivierte Bentonit wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und gemahlen und dann mittels eines Siebs mit 300 Maschen gesiebt;
(2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 120°C für 1 Stunde erhitzt und dann noch bei einer Temperatur von 350°C für eine weitere Stunde erhitzt. Sodann wird durch Selbstkühlung abgekühlt, wodurch aktiviertes Bentonit erhalten wird.

Die oben erhaltene auf Kalziumalginat basierende poröse Kohle, Carbot VXC-72 und PTFE (Polytetrafluorethylen) von 10 Gew.-% werden im Massenverhältnis von 8:1:1 gleichmäßig gemischt. Dann wird reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterworfen, wobei eine Paste entsteht. Diese Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein gleichmäßiger Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird. Dann wird der Kohlenstofffilm wieder mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt. Daraufhin werden der Film und Nickelschaum mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt. Die so erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, so dass die fertigen Elektrodenplatten erhalten werden.
Die folgenden Bestandteile werden zu einem R2430-Superkondensator zusammengebaut: zwei fertige Elektrodenplatten mit derselben Masse als zwei Elektroden; eine Polypropylen-Folie als Membran, die aus 80 Gew.-% Polypropylen, 15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 4,5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5 Gew.-% Silanhaftvermittler besteht und durch ein Trockenverfahren hergestellt wird und eine 6M KOH-Wasserlösung als elektrolytische Lösung.
Die natürliche Zellulose-Paste wird durch folgende Schritte hergestellt:

(1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht und gleichmäßig gerührt. Anschließend wird bis zu –0.85 MPa evakuiert und bei 80°C für 2 Stunden gekocht, wobei das Massenverhältnis von der Bambusfaser und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt;
(2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 90°C eingetaucht und schließlich gemahlen. Nach dem Mahlen wird gefiltert, wodurch ein Feststoff erhalten wird;
(3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 65 Gew.-% erhalten wird.

Das Halloysit-Pulver wird wie folgt verarbeitet:

(1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 450 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben. Dabei wird gleichmäßig gerührt, so dass eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird. Das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung liegt bei 1:5;
(2). Diese Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und dann zentrifugiert, wodurch ein Festkörperpulver gewonnen wird. Dieses Festkörperpulver wird neutralisiert und anschließend getrocknet;
(3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 550°C für 4 Stunden kalziniert und im Anschluss daran abgekühlt, wodurch das erfindungsgemäße und fertige Halloysit-Pulver erhalten wird.

Der durch das oben genannte Verfahren zusammengebaute Superkondensator hat bei einer Stromdichte von 0,05 A/g eine spezifische Kapazität von 245 F/g und bei einer Stromdichte von 40 A/g eine spezifische Kapazität von 187.4 F/g. Bei einer Stromdichte von 40 A/g und nach 10000 Zyklen bleibt 99,6% der Kapazität des Superkondensators erhalten.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Superkondensators, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: (1). eine auf Alginat basierende poröse Kohle, ein elektrisch leitendes Kohlenschwarz und ein Bindemittel im Massenverhältnis von 8:1:1 werden gleichmäßig zu einer Mischflüssigkeit gemischt, wobei anschließend reiner Alkohol in die Mischflüssigkeit hinzugetropft und sodann einer Ultraschallschwingung für 1 Stunde unterworfen wird, wobei eine Paste erhalten wird; (2). die Paste wird auf einem Trockenfilm-Laminator geformt, wobei ein Kohlenstofffilm mit einer Dicke von 60 μm erhalten wird und dieser Kohlenstofffilm im Anschluss daran mittels einer Stanze zu Filmen mit einem Durchmesser von 14 mm gestanzt wird; (3). der im Schritt (2) erhaltene Film und Nickelschaum mit einer Dicke von 14 mm werden mittels einer Gießform auf einer Stanze unter einem Druck von 15 MPa zu runden Elektrodenplatten geformt; (4). die im Schritt (3) erhaltenen Elektrodenplatten werden in einem Vakuumtrockenschrank bei einer Temperatur von 120°C für 12 Stunden getrocknet, wodurch fertige Elektrodenplatten erhalten werden; (5). zwei im Schritt (4) erhaltene Elektrodenplatten mit derselben Masse, die als Elektroden eingesetzt werden, eine Polypropylen-Folie, die als Membran dient und eine 6M KOH-Wasserlösung, die als elektrolytische Lösung dient, werden zu einem Superkondensator zusammengebaut.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel im Schritt (1) eine PTFE-Emulsion mit einem Massenverhältnis von 10% ist.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Alginat basierende poröse Kohle im Schritt (1) durch die folgenden Schritte hergestellt wird: Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1–10°C/min auf 500–900°C erhitzt, wobei diese Temperatur für 1–10 Stunden gehalten wird und wobei anschließend durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wodurch eine auf Alginat basierende poröse Kohle mit einem hohen spezifischen Oberflächenbereich erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Alginat basierende poröse Kohle im Schritt (1) durch die folgenden Schritte hergestellt wird: ein Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2–4°C/min auf 600–650°C erhitzt, wobei diese Temperatur für 2–2,5 Stunden gehalten wird und wobei anschließend durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wodurch eine auf Alginat basierende poröse Kohle mit einem hohen spezifischen Oberflächenbereich erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Alginat basierende poröse Kohle im Schritt (1) durch die folgenden Schritte hergestellt wird: (1). Alginat wird in einen Rohrofen eingebracht und unter einer Schutzgasatmosphäre bestehend aus N₂ mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1–10°C/min auf 500–900°C erhitzt, wobei diese Temperatur für 1–10 Stunden gehalten wird, wobei sodann für 1–10 Stunden kalziniert wird und wobei anschließend durch Selbstkühlung auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wodurch kalziniertes Alginatmaterial erhalten wird, und wobei das erhaltene kalzinierte Alginatmaterial in eine Salzsäurelösung von 1 mol/l eingebracht und für 30 Minuten gerührt wird, wobei anschließend gefiltert und getrocknet wird, wodurch verkohltes Alginatpulver erhalten wird, wobei das Massenverhältnis des kalzinierten Alginatmaterials und der Salzsäurelösung bei 1:4 liegt; (2). 40–50 Gewichtsteile vom verkohlten Alginatpulver und 10–14 Gewichtsteile vom aktivierten Bentonit werden gemischt und in 200–250 Gewichtsteile einer Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 1 mol/l eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird und wobei anschließend 70–80 Gewichtsteile Anilin zugegeben werden, wobei für 30 Minuten gerührt wird; (3). nach dem Rühren werden 280–300 Gewichtsteile einer (NH₄)₂S₂O₈-Lösung mit einer Konzentration von 0,2 mol/l über 30 Minuten hinzugetropft, wobei nach Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung weiter gerührt wird und wobei eine Reaktion für 8–10 Stunden erfolgt, wobei während der Zugabe der (NH₄)₂S₂O₈-Lösung bis zum Ende der Reaktion die Systemtemperatur bei 5°C gehalten wird; (4). nach der Beendigung der Reaktion wird die Reaktionsflüssigkeit gefiltert, sodann der Filterkuchen gereinigt und anschließend durch Brennen getrocknet, wodurch die auf Alginat basierende poröse Kohle erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierte Bentonit im Schritt (2) durch die folgenden Schritte herstellt wird: (1). roher Bentonit-Ton wird zermahlen, durch Brennen getrocknet und gemahlen, und dann mittels eines Siebs mit 300–400 Maschen gesiebt; (2). das gesiebte Bentonit wird bei einer Temperatur von 120–150°C für 1 Stunde erhitzt, im Anschluss daran bei einer Temperatur von 300–350°C für eine weitere Stunde erhitzt und schließlich durch Selbstkühlung abgekühlt, wodurch das aktivierte Bentonit erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Alginat Natriumalginat, Kaliumalginat oder Kalziumalginat ist.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polypropylen-Folie im Schritt (5) aus den folgenden Substanzen hergestellt wird: 80–85 Gew.-% Polypropylen, 10–15 Gew.-% natürliche Zellulose-Paste, 3–5 Gew.-% Halloysit-Pulver und 0,5–1,5 Gew.-% Silanhaftvermittler, wobei diese Substanzen gleichmäßig vermischt werden und wobei die Polypropylen-Folie durch ein Trockenverfahren hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, die natürliche Zellulose-Paste durch die folgenden Schritte erhalten wird: (1). Bambusfaser wird in eine Natriumhydroxidlösung von 10 Gew.-% eingebracht, wobei gleichmäßig gerührt wird, wobei im Anschluss daran evakuiert wird und so den bei 80°C für 2 Stunden gekocht wird, wobei das Massenverhältnis von Bambusfaserder und Natriumhydroxidlösung bei 1:4 liegt; (2). die gekochte Bambusfaser wird herausgebracht und gereinigt, dann in heißes Wasser mit einer Temperatur von 80–90°C eingetaucht und schließlich gemahlen, wobei nach dem Mahlen gefiltert wird, wodurch ein Feststoff erhalten wird; (3). der Feststoff wird zerdrückt, wobei nach anschließendem Kondensieren eine natürliche Zellulose-Paste mit einem Feststoffgehalt von 60–70 Gew.-% erhalten wird.
Verfahren zur Herstellung des Superkondensators nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Halloysit-Pulver einer folgenden Verarbeitung unterzieht: (1). Halloysit-Pulver mit einem Partikeldurchmesser von 300–500 nm wird gewogen und in eine Salzsäurelösung von 0,05 mol/l gegeben, wobei gleichmäßig gerührt wird, wodurch eine Suspendierungsflüssigkeit erhalten wird und wobei das Massenverhältnis von Halloysit-Pulver und Salzsäurelösung 1:5 beträgt; (2). die Suspendierungsflüssigkeit wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 60°C für 15 Minuten mit Ultraschall behandelt und sodann zentrifugiert, so dass ein Festkörperpulver gewonnen wird, wobei das Festkörperpulver anschließend neutralisiert wird und im Anschluss daran getrocknet wird; (3). das getrocknete Festkörperpulver wird bei 500–600°C für 4 Stunden kalziniert und anschließend abgekühlt wodurch fertiges Halloysit-Pulver erhalten wird.