作为超级电容器电极活性材料的互连3D石墨烯的多孔颗粒以及生产方法技术

一种用于生产超级电容器电极的方法，该方法包括：(a)使多个MCMB颗粒经受在从100℃至1,200℃的温度下的用选自酸、碱或盐的活化剂的化学活化持续0.5至24小时的足以产生多个多孔颗粒的时间段，这些颗粒各自具有整体的3D石墨烯结构，该结构包含多个孔以及石墨烯孔壁的连续3D网络，该网络包含碳原子的1‑20个石墨烯平面的连续或天然互连石墨烯纳米带；(b)产生在液体介质中含有这些多个多孔颗粒、任选的导电添加剂和任选的树脂粘合剂的悬浮液；并且(c)将该悬浮液沉积到集电器的至少一个主表面上以形成湿层并且从该湿层去除液体介质以形成该超级电容器电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为超级电容器电极活性材料的互连3D石墨烯的多孔颗粒以及生产方法
本专利技术总体上涉及超级电容器(supercapacitor)或超级电容(ultracapacitor)的领域，并且更特别地涉及作为超级电容器中的电极活性材料的连续3D石墨烯纳米带(ligament)的多孔颗粒。
技术介绍
电化学电容器(EC)(还被称为超级电容或超级电容器)正被考虑用于混合电动车辆(EV)中，其中它们可以补充用于电动汽车中的电池以提供快速加速所需要的功率突增，最大的技术障碍是使电池供电的汽车在商业上是可行的。电池仍将被用于巡航，但超级电容器(以其比电池更加快速地释放能量的能力)当汽车需要加速以并道、通过、应急操纵和爬坡时将开始生效。EC还必须储存足够的能量来提供可接受的汽车可行驶里程。与附加的电池容量相比，为了是成本-、体积-和重量-有效的，它们必须将适当的能量密度(体积的和重量的)和功率密度与长的循环寿命组合，并且还满足成本目标。随着系统设计师变得熟悉其属性和益处，EC还正在获得电子工业中的接受。EC最初被开发用于为轨道激光器提供大的驱动能量突增。例如，在互补金属氧化物半导体(CMOS)内存备份应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产超级电容器电极的方法，所述方法包括：(a)使多个中间相碳微球MCMB的颗粒经受在从100℃至1,200℃的活化温度下的用选自酸、碱或盐的活化剂的化学活化持续0.5至24小时的足以产生多个多孔颗粒的时间段，这些颗粒各自具有整体的3D石墨烯结构，该结构包含具有在1nm与50nm的范围内的孔径的多个孔以及石墨烯孔壁的连续3D网络，该网络包含碳原子的从1至20个石墨烯平面的连续或天然互连石墨烯纳米带；(b)产生在液体介质中含有所述多个多孔颗粒、任选的导电添加剂和任选的树脂粘合剂的悬浮液；并且(c)将所述悬浮液沉积到集电器的至少一个主表面上以形成湿层并且从所述湿层去除所述液体介质以形成所述超...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.26 US 14/756,3151.一种用于生产超级电容器电极的方法，所述方法包括：(a)使多个中间相碳微球MCMB的颗粒经受在从100℃至1,200℃的活化温度下的用选自酸、碱或盐的活化剂的化学活化持续0.5至24小时的足以产生多个多孔颗粒的时间段，这些颗粒各自具有整体的3D石墨烯结构，该结构包含具有在1nm与50nm的范围内的孔径的多个孔以及石墨烯孔壁的连续3D网络，该网络包含碳原子的从1至20个石墨烯平面的连续或天然互连石墨烯纳米带；(b)产生在液体介质中含有所述多个多孔颗粒、任选的导电添加剂和任选的树脂粘合剂的悬浮液；并且(c)将所述悬浮液沉积到集电器的至少一个主表面上以形成湿层并且从所述湿层去除所述液体介质以形成所述超级电容器电极。2.如权利要求1所述的方法，其中所述活化剂选自H3PO4、H2SO4、ZnCl2、NaOH、KOH、CaCl2、CH3CO2K(乙酸钾)、或其组合。3.如权利要求1所述的方法，其中所述化学活化在物理活化之前、期间和之后进行。4.如权利要求1所述的方法，其中所述活化温度是从300℃至1,000℃。5.如权利要求1所述的方法，其中所述多个多孔颗粒是基本上球形的或椭圆形的形状。6.如权利要求1所述的方法，其中所述多个孔具有在2nm与25nm范围内的孔径。7.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯纳米带含有一定量的非碳元素，使得石墨烯间间距从对于在化学活化之前的MCMB的0.336nm的石墨烯间间距增加至从0.337nm至0.65nm的范围。8.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯纳米带进一步沉积有选自有机或导电聚合物和/或过渡金属氧化物的氧化还原对配合材料。9.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯纳米带进一步沉积有选自RuO2、IrO2、NiO、MnO2、VOx、TiO2、Cr2O3、Co2O3、PbO2、Ag2O、MoCx、Mo2N、WCx、WNx、过渡金属氧化物、以及其组合的氧化还原对配合材料。10.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯纳米带进一步用一种或多种选自下组的官能团官能化，该组由以下各项组成：--SO3、--R'COX、--R'(COOH)2、--CN、--R'CH2X、--OH、--R'CHO、--R'CN，其中R'是烃基，并且其中X是--NH2、--OH、或卤素。11.如权利要求1所述的方法，其中所述石墨烯纳米带进一步沉积有固有地导电的聚合物以形成用于诱导赝电容的氧化还原对。12.一种超级电容器，包含第一电极、第二电极、布置在该第一与该第二电极之间的多孔隔膜、以及与该第一和第二电极呈物理接触的电解质，其中这两个电极中的至少一个通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎姆·阿茹娜，张博增，
申请(专利权)人：纳米技术仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US