The invention discloses a preparation method and application of a carbon material/redox electrolyte composite material, belonging to the field of energy materials. Carbon material and redox electrolyte are used as raw materials, and the composite material is obtained by liquid phase mixing, gelation process and vacuum drying. The composite material is characterized in that the composite material has high volume density, the redox electrolyte is filled in the pores of the carbon material, and the density of the electrode material is increased, while the composite material is kept. High specific surface area; in addition, redox electrolyte can provide double layer capacitance and pseudopotential capacitance. The composite material has high mass and volume specific capacitance and can be used in active materials of electrochemical capacitors.
【技术实现步骤摘要】
一种碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法和应用
:本专利技术属于能源材料
,具体涉及一种碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法和应用。
技术介绍
:便携式电子设备及电动车的快速发展,对电化学储能器件的体积能量密度提出了更高的要求。电化学电容器依靠电极表面的双电层离子吸附或氧化还原反应储存电荷,具有快速充放电、上万次的循环寿命等优点,是目前使用的主流器件之一。但是较低的体积能量密度限制了电化学电容器的广泛应用,如何在保持电化学电容器优点的前提下,进一步提高其体积能量密度,是当前亟待解决的问题。电化学电容器的体积能量密度取决于器件的结构及电极的体积比电容。其中,电极的体积比电容是提高整体器件体积能量密度的关键。电极的体积比电容与活性材料的质量比电容(Cg)及密度(p)成正比(Cv=Cg*p)。为了提高质量比电容,近年来发展了各类具有丰富孔结构的碳纳米材料,如碳纳米管、石墨烯、层次孔碳等。多孔结构可以提供电解液离子的传输通道及反应场所,提高电极的质量比电容。然而,多孔结构也会导致材料的堆积密度降低,限制了电极的体积比电容,如目前商业化活性碳的振实密度仅有0.3-0.6g/cm3,远低于锂离子电池石墨负极(2.2g/cm3)。因此,发展致密且具有高比表面积的碳材料,对电化学电容器的广泛应用具有重要意义。
技术实现思路
:为了解决现有电化学电容器活性材料堆积密度低、体积比电容低的问题,本专利技术的目的在于提供一种碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法和应用,通过在在紧密堆积的碳材料中引入氧化还原电解质,同时提高电极的质量比电容和体积比电容。为实现上述目的, ...
【技术保护点】
1.一种碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:该制备方法包括如下步骤:(1)制备碳材料溶液;(2)称取氧化还原电解质,加入步骤(1)制备的碳材料溶液中,超声和搅拌条件下进行分散,得到碳材料与电解质的均匀溶液;(3)将步骤(2)得到的碳材料与电解质的均匀溶液制备为碳材料/氧化还原电解质凝胶;(4)将步骤(3)得到的凝胶在60‑100℃条件下进行真空干燥,然后用去离子水洗涤,再经干燥后得到碳材料/氧化还原电解质复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:该制备方法包括如下步骤:(1)制备碳材料溶液;(2)称取氧化还原电解质,加入步骤(1)制备的碳材料溶液中,超声和搅拌条件下进行分散,得到碳材料与电解质的均匀溶液;(3)将步骤(2)得到的碳材料与电解质的均匀溶液制备为碳材料/氧化还原电解质凝胶;(4)将步骤(3)得到的凝胶在60-100℃条件下进行真空干燥,然后用去离子水洗涤,再经干燥后得到碳材料/氧化还原电解质复合材料。2.根据权利要求1所述的碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述碳材料溶液的制备过程为:将碳材料粉末加入到溶剂中,同时加入表面活性剂或氧化剂,搅拌条件下进行超声处理,再经过离心和透析后即获得所述碳材料溶液。3.根据权利要求2所述的碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:所述碳材料为活性炭、模板多孔炭、活性炭纤维、碳气溶胶、碳纳米管、石墨烯、热解炭或石墨;所述溶剂为水或有机溶剂;所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、丙酮、异丙醇或N-甲基吡咯烷酮。4.根据权利要求2所述的碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中,所述碳材料溶液中的碳材料的含量为1~10mg/mL,表面活性剂为1-5mg/mL,氧化剂与碳材料的质量比为2至23。5.根据权利要求2所述的碳材料/氧化还原电解质复合材料的制备方法,其特征在于:所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、三乙...
【专利技术属性】
技术研发人员:李峰,王宇作,单旭意,孙振华,成会明,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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