一种铜/活性炭复合材料、其制备方法及在超级电容器中的应用技术

本发明专利技术提供一种铜/活性炭复合材料，包含质量分数为60～80％的活性炭和20～40％的铜盐。本发明专利技术还提供该铜/活性炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，20～30℃下挤压成型，干燥；2)将步骤1)得到的产物在500～650℃惰性气体保护下炭化5～10小时；3)将步骤2)得到的产物通水蒸气在800～900℃活化2～5小时，即得到铜/活性炭复合材料。本发明专利技术的铜/活性炭复合材料用于超级电容器中具有大的功率密度和高的能量密度，具制备方法简单、高效、廉价，适于大规模工业生产。

A copper/activated carbon composite material, its preparation method and its application in supercapacitors

The invention provides a copper/activated carbon composite material, which comprises 60-80% active carbon and 20-40% copper salt. The invention also provides the preparation method of the copper/activated carbon composite, which includes the following steps: 1) mixing the activated carbon and copper salt evenly, extruding at 20-30 C, drying; 2) carbonizing the products obtained in step 1 under the protection of inert gas at 500-650 C for 5-10 hours; 3) activating the products obtained in step 2 by steam at 800-900 C for 2-5 hours, namely, obtaining copper/activated carbon composite. Material Science. The copper/activated carbon composite material of the invention has high power density and high energy density for supercapacitors, simple preparation method, high efficiency and low cost, and is suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种铜/活性炭复合材料、其制备方法及在超级电容器中的应用
本专利技术属于超级电容器领域，具体涉及一种铜/活性炭复合材料、其制备方法及在超级电容器中的应用。
技术介绍
电化学电容器又称作超级电容器，它兼具双电层电容器和二次电池的优势，具有大的功率密度和高的能量密度，在很多领域具有潜在的应用价值。研究表明，电极材料性能是制约超级电容器性能的关键因素。目前，应用较多的超级电容器电极材料为多孔炭和金属氧化物。多孔炭，如碳纳米管、炭气凝胶等，主要产生双电层电容，其制备过程中对原料和工艺条件具有较苛刻。金属氧化物，如IrO2和RuO2等，主要产生法拉第准电容，其虽然比电容较高，但需要使用贵金属，成本较高。因此，需要开发电化学性能好且廉价易得的超级电容器电极材料。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种廉价易得且具有大的功率密度和高的能量密度的铜/活性炭复合材料。本专利技术的另一目的是提供一种简单、高效、廉价的制备铜/活性炭复合材料的方法。本专利技术的又一目的是提供一种铜/活性炭复合材料作为超级电容器电极材料的应用。技术方案：本专利技术提供一种铜/活性炭复合材料，包含质量分数为60～90％的活性炭和10～40％的铜盐。本专利技术另一方面提供一种制备铜/活性炭复合材料的方法，该方法包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，将混合物在20～30℃下挤压成型，干燥，其中，所述混合物中包含质量分数为60～90％的活性炭和10～40％的铜盐；2)将步骤1)得到的产物在500～650℃惰性气体保护下炭化5～10小时；3)将步骤2)得到的产物通水蒸气在800～900℃活化2～5小时，即得到铜/活性炭复合材料。优选地，铜盐为硫酸铜、氧化铜或氯化铜。本专利技术又一方面提供上述铜/活性炭复合材料作为超级电容器电极材料的应用。有益效果：本专利技术的铜/活性炭复合材料用于超级电容器中具有大的功率密度和高的能量密度，具制备方法简单、高效、廉价，适于大规模工业生产。具体实施方式实施例1一种铜/活性炭复合材料，包含质量分数为60％的活性炭和40％的硫酸铜。其制备方法包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，将混合物在20℃下挤压成型，干燥，其中，所述混合物中包含质量分数为60％的活性炭和40％的硫酸铜；2)将步骤1)得到的产物在650℃氮气保护下炭化5小时；3)将步骤2)得到的产物通水蒸气在900℃活化2小时，即得到铜/活性炭复合材料。实施例2一种铜/活性炭复合材料，包含质量分数为90％的活性炭和10％的氧化铜。其制备方法包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，将混合物在25℃下挤压成型，干燥，其中，所述混合物中包含质量分数为90％的活性炭和10％的氧化铜；2)将步骤1)得到的产物在500℃惰性气体保护下炭化10小时；3)将步骤2)得到的产物通水蒸气在800℃活化5小时，即得到铜/活性炭复合材料。实施例3一种铜/活性炭复合材料，包含质量分数为90％的活性炭和10％的氧化铜。其制备方法包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，将混合物在30℃下挤压成型，干燥，其中，所述混合物中包含质量分数为70％的活性炭和30％的氯化铜；2)将步骤1)得到的产物在600℃惰性气体保护下炭化8小时；3)将步骤2)得到的产物通水蒸气在850℃活化4小时，即得到铜/活性炭复合材料。实施例4一种铜/活性炭复合材料电化学性能测试：将实施例1～3制得的铜/活性炭复合材料按照质量比为80∶15∶5与碳纳米管和PTFE混合，加少量异丙醇，充分混合均匀并干燥，压成圆片状电极。使用CHI电化学工作站进行循环伏安扫描、恒电流充放电、交流阻抗及开路电压保护性能测试。结果表明，含适量铜的活性炭作为电极的阻抗较小，虽然氧化铜的氧化还原反应较慢，影响了其准电容的有效发挥，但由于电解液能够在电极孔隙中保持良好的流通性和导电性，因此电极在充放电过程中仍然显现了较好的动力学特性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜/活性炭复合材料，其特征在于，该铜/活性炭复合材料包含质量分数为60～80％的活性炭和20～40％的铜盐。

【技术特征摘要】
1.一种铜/活性炭复合材料，其特征在于，该铜/活性炭复合材料包含质量分数为60～80％的活性炭和20～40％的铜盐。2.一种制备权利要求1所述的铜/活性炭复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)将活性炭和铜盐混合均匀，20～30℃下挤压成型，干燥；2)将步骤1)得到的产物在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周霞，
申请(专利权)人：周霞，
类型：发明
国别省市：江苏,32