一种超级电容器高导电活性炭电极制备方法技术

技术编号:13077567 阅读:75 留言:0更新日期:2016-03-30 12:09
本发明专利技术公开一种超级电容器高导电活性炭电极制备方法,其特征在于:包括有如下步骤:1)氧化石墨烯/活性炭混合物的制备:将活性炭原料加入氧化石墨烯溶液中,超声条件下,在80℃~100℃反应1h~10h,反应结束后,得到混合物溶液;2)石墨烯/活性炭电极的制备:将1)得到的混合物溶液加入聚四氟乙烯容器中,再加入催化剂,密封后在80℃~200℃反应1h~10h,反应结束后用蒸馏水充分清洗,在80-100℃下干燥12-24h,得到高导电活性炭电极。本发明专利技术所制备的活性炭分散在石墨烯三维网络结构中,使用水热技术制备得到气凝胶结构,可进一步增加复合材料的比表面积,同时改善复合电极材料内部结构,形成大孔、介孔和微孔共存的分级孔结构,进一步提高电极材料的比电容性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电极领域技术,特别是提供一种超级电容器高导电活性炭电极制备方 法。
技术介绍
超级电容器又叫双电层电容器(ElectricalDoule-LayerCapacitor)是一种新 型储能装置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超 级电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源,可提供超大电流的电力;用作车辆启动 电源,启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高,可以全部或部分替代传统的蓄电池;用作车 辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车;用在军事上可 保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源。 超级电容器的核心是电极材料的制备技术,其性能的好坏关键取决于电极材料性能的优 劣。 已进入工业化生产的是活性炭,它具有低成本、高比表面积等优势。但是,活性炭 比电容一般在200F/g以下,能量密度小于5wh/kg。这主要是因为活性炭材料导电性很差,在 使用时需要加入高导电性物质如石墨、炭黑、碳纤维等以提高其导电性,降低电极内阻。这 些导电材料在电极中的唯一作用就是增加活性炭颗粒之间的导电性,由于其比表面积很 小,对整个电极的储能几乎没有贡献。导电材料的添加量一般为电极质量的10~20%。因 此,导电材料的加入在很大程度上降低了超级电容器的性能。因此,优异导电性的电极材料 是目前超级电容器电极材料研究的热点问题。中国专利ZL201310031445.1公开了 一种活 性炭/碳纳米管复合气凝胶电极材料的制备方法,以碳纤维布或石墨纸为集流体,以酚醛树 脂为碳源,采用超临界干燥或者冷冻干燥的方法原位制备活性炭/碳纳米管复合气凝胶电 极材料,该方法制得的电极材料在常温下比电容高达390F/g。但是超临界干燥需要高温高 压等极限环境,对于设备要求高,生产成本高,而且碳纤维布和石墨纸集流体的体积对于比 容量也没贡献。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术针对现有技术存在之缺失,本专利技术的目的在于提供本专利技术的目 的在于提供,其能有效增加复合材料的比表面 积,同时改善复合电极材料内部结构,形成大孔、介孔和微孔共存的分级孔结构,进一步提 高电极材料的比电容性能。 为实现上述目的,本专利技术采用如下之技术方案:一种超级电容器高导电活性炭电 极制备方法,包括有如下步骤: 1)氧化石墨烯/活性炭混合物的制备: 将活性炭原料加入氧化石墨烯溶液中,超声条件下,在80°C~100°C反应lh~10h, 反应结束后,得到混合物溶液; 2)石墨烯/活性炭电极的制备: 将1)得到的混合物溶液加入聚四氟乙烯容器中,再加入催化剂,密封后在80°C~ 200°C反应lh~10h,反应结束后用蒸馏水充分清洗,在80-100°C下干燥12-24h,得到高导电 活性炭电极,此时活性炭分布在石墨稀的三维泡沫结构中。 作为一种优选方案,所述催化剂的加入量为混合物溶液质量的5%-10%。 作为一种优选方案,步骤(1)中所述的氧化石墨烯溶液为HUMMERS法制备,其浓度 0·卜 3%〇 作为一种优选方案,步骤(1)中所述的活性炭原料为木质活性炭和秸杆活性炭中 的一种或两者的组合物。 作为一种优选方案,步骤(2)中所述的催化剂为无水乙醇、乙醇或者乙二醇的一种 或多种。 作为一种优选方案,所述活性炭与氧化石墨烯的质量比为19-99:1。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果,具体为: 1、本专利技术所制备的活性炭分散在石墨烯三维网络结构中,使用水热技术制备得到 气凝胶结构,可进一步增加复合材料的比表面积,同时改善复合电极材料内部结构,形成大 孔、介孔和微孔共存的分级孔结构,进一步提高电极材料的比电容性能。同时利用与石墨烯 很好的结合,大大提高了极片本身的电导率,在制备出的电极中,石墨烯水热自组装形成的 气凝胶结构可以充当集流体,从而省去将电极材料粉末涂在金属集流体上等工序,可以直 接提高超级电容器能量/功率密度,降低系统等效内阻,提高系统安全可靠性。 2、该高导电活性炭材料的制备方法简单、可操作性强,适合大批量制备,其所用原 料可以选取来源广泛的原料,具有非常广阔的应用前景。【具体实施方式】 实施例1 -种超级电容器高导电活性炭电极制备方法,包括有如下步骤: 1)氧化石墨烯/活性炭混合物的制备: 将活性炭原料加入氧化石墨烯溶液中,活性炭与氧化石墨烯的质量比为19:1,超 声条件下,在l〇〇°C反应lh,反应结束后,得到混合物溶液;其中,氧化石墨烯溶液为HUMMERS 法制备,其浓度〇. 1 %。该活性炭原料为木质活性炭和秸杆活性炭的组合物。 2)石墨烯/活性炭电极的制备:将1)得到的混合物溶液加入聚四氟乙烯容器中,再加入催化剂,密封后在80°C°C反应l〇h,反应结束后用蒸馏水充分清洗,在80°C下干燥24h,得到高导电活性炭电极。该催 化剂为无水乙醇,其加入量为混合物溶液质量的5%。 实施例2 -种超级电容器高导电活性炭电极制备方法,包括有如下步骤: 1)氧化石墨烯/活性炭混合物的制备:将活性炭原料加入氧化石墨烯溶液中,活性炭与氧化石墨烯的质量比为99:1,超 声条件下,在80°C反应10h,反应结束后,得到混合物溶液;其中,氧化石墨烯溶液为HUMMERS 法制备,其浓度3%。该活性炭原料为秸杆活性炭。 2)石墨烯/活性炭电极的制备:将1)得到的混合当前第1页1 2 本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种超级电容器高导电活性炭电极制备方法,其特征在于:包括有如下步骤:1)氧化石墨烯/活性炭混合物的制备:将活性炭原料加入氧化石墨烯溶液中,超声条件下,在80℃~100℃反应1h~10h,反应结束后,得到混合物溶液;2)石墨烯/活性炭电极的制备:将1)得到的混合物溶液加入聚四氟乙烯容器中,再加入催化剂,密封后在80℃~200℃反应1h~10h,反应结束后用蒸馏水充分清洗,在80‑100℃下干燥12‑24h,得到高导电活性炭电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:宋宏芳赵东辉李芳戴涛周鹏伟
申请(专利权)人:福建翔丰华新能源材料有限公司
类型:发明
国别省市:福建;35

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