一种高效的电容器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效的超级电容器的制备方法，包括以下步骤：首先以木粉为原料，采用碱、氮源和去离子水处理后，经过两次冷冻干燥，最后进行高温热处理制得木炭粉；将制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；将电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；将制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得超级电容器。本发明专利技术制得的超级电容器稳定性好，容量大，循环性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种高效的电容器的制备方法
：本专利技术是涉及电容器制备领域，具体的涉及一种高效的电容器的制备方法。
技术介绍
：在环境问题日益受到重视的今天，电动汽车，光伏电站，风能发电等应运而生，各国政府以及研究机构积极投资与研究各种新型的储能装备。超级电容器，又叫双电层电容器、电化学电容器是一种基于电极/溶液界面电化学过程的新型储能装置，它具有充放电时间短、充放电寿命长、功率密度高、使用温度范围宽等特点。超级电容器与常规电容器不同，它的容量可以达到法拉级甚至数千法拉，因此也称为超大电容器。它不仅可以快速充放电，而且功率密度也非常大，兼有常规电容器与充电电池的一些性能，是一种介于充电电池与传统电容器之间的新型能源器件。碳基超级电容器是众多超级电容器中常用的一种，碳基超级电容器大多为双电层电容，该类电容器的电极活性材料主要为碳材料，碳材料包括多孔碳、碳微球、碳纳米管、石墨烯等，它们大都具有形貌结构丰富可调、比表面积较大，以及化学稳定性好等优点。电极材料是影响超级电容器性能的主要部件，要想制得高容量密度的超级电容器的关键在于开发出低成本高容量密度的电极材料。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种高效的电容器的制备方法，该方法操作简单，制备工艺温和，成本低，制得的电容器循环稳定性好，容量大。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种高效的电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌5-20h，制得的混合物在-20～-60℃下冷冻12-24h，然后在-60～-100℃下冷冻干燥1-6天，得到固体；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以1-5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，热处理1-6h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，100-300r/min下搅拌10-30min，然后室温下静置，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，80-100℃下真空干燥，得到木炭粉；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；(4)将上述制得的电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；(5)将上述制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得电容器。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述木粉、碱、氮源、去离子水的质量比为1：(1-6)：(2-12)：(5-30)。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述碱为氢氧化钠。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述氮源为六亚甲基四胺。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述粉末和去离子水的质量比为1：(20-70)。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述室温静置的时间为2-4h。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂、去离子水的质量比为(45-65)：(2-8)：(0.5-1)：(1-6)：(15-30)。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述粘结剂为聚四氟乙烯。作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述隔膜为聚丙烯隔膜。作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述电解液为浓度为2-6moL/L的硫酸钠溶液。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以木粉为原料制备电容器的电极材料有效降低了电容器的制备成本，在制备过程中，首先将木粉与碱、氮源、去离子水混合搅拌，经过两步冷冻干燥处理，使得各组分更好的混合分散，促进了碳材料的活化和掺杂效果；然后在高温热处理实现良好的碳化、活化以及元素掺杂，该操作方法简单，对设备要求低，制得的电极材料比容量大，由其制得的电容器容量大，循环稳定性好。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种高效的电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌5h，制得的混合物在-20℃下冷冻12h，然后在-60℃下冷冻干燥1天，得到固体；其中，木粉、碱、氮源、去离子水的质量比为1：1：2：5；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以3℃/min的升温速率升温至700℃，热处理6h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，100r/min下搅拌10min，然后室温下静置2h，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，80℃下真空干燥，得到木炭粉；其中，粉末和去离子水的质量比为1：20；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；其中，木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂、去离子水的质量比为45：2：0.5：1：15；(4)将上述制得的电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；(5)将上述制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得电容器；其中，所述电解液为浓度为2moL/L的硫酸钠溶液。实施例2一种高效的电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌20h，制得的混合物在-60℃下冷冻24h，然后在-100℃下冷冻干燥6天，得到固体；其中，木粉、碱、氮源、去离子水的质量比为1：6：12：30；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至1000℃，热处理6h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，300r/min下搅拌30min，然后室温下静置4h，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，100℃下真空干燥，得到木炭粉；其中，粉末和去离子水的质量比为1：70；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；其中，木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂、去离子水的质量比为65：8：1：6：30；(4)将上述制得的电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；(5)将上述制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得电容器；其中，所述电解液为浓度为6moL/L的硫酸钠溶液。实施例3一种高效的电容器的制备方法，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌10h，制得的混合物在-30℃下冷冻15h，然后在-65℃下冷冻干燥5天，得到固体；其中，木粉、碱、氮源、去离子水的质量比为1：2：5：10；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以2℃/min的升温速率升温至750℃，热处理2h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，150r/min下搅拌10min，然后室温下静置2h，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，80℃下真空干燥，得到木炭粉；其中，粉末和去离子水的质量比为1：30；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；其中，木炭粉、导电石墨、十二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效的电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌5‑20h，制得的混合物在‑20～‑60℃下冷冻12‑24h，然后在‑60～‑100℃下冷冻干燥1‑6天，得到固体；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以1‑5℃/min的升温速率升温至700‑1000℃，热处理1‑6h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，100‑300r/min下搅拌10‑30min，然后室温下静置，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，80‑100℃下真空干燥，得到木炭粉；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；(4)将上述制得的电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；(5)将上述制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得电容器。

【技术特征摘要】
1.一种高效的电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在室温下将木粉、碱、氮源和去离子水混合搅拌5-20h，制得的混合物在-20～-60℃下冷冻12-24h，然后在-60～-100℃下冷冻干燥1-6天，得到固体；(2)将上述制得的固体置于马弗炉内氮气保护下，以1-5℃/min的升温速率升温至700-1000℃，热处理1-6h，处理结束后随炉冷却至室温，研磨，得到粉末；将得到的粉末和去离子水混合，100-300r/min下搅拌10-30min，然后室温下静置，使用中速定性滤纸过滤，过滤得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤至中性，80-100℃下真空干燥，得到木炭粉；(3)将上述制得的木炭粉、导电石墨、十二烷基硫酸钠、粘结剂混合研磨，加入去离子水继续混合研磨制得电极浆料；(4)将上述制得的电极浆料涂覆于集流体上，干燥、辊压、切片制得电极片；(5)将上述制得的电极片置于电容器壳体内，并在两电极片中放入隔膜，注入电解液，密封，制得电容器。2.如权利要求1所述的一种高效的电容器的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述木粉、碱、氮源、去离子水的质量比为1：(1-6)：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李风浪，
申请(专利权)人：东莞市联洲知识产权运营管理有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44