System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind()
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器领域,具体涉及一种面向海上风能和太阳能储存的碳-高贝利特水泥基超级电容器及其制备方法。
技术介绍
1、在可再生能源系统中,风能和太阳能等能源的波动性很大,与用电高峰期不一致,亟需大型能源存储技术,高效的电能储存方法已成为电能从再生资源转换的关键。当前主要的电能储存技术包括锂离子电池、超级电容器、介电电容器等,与电池相比,超级电容器具有更高的功率密度和使用寿命;与介电电容器相比,它具有更高的能量密度。这些特征使其在储能设备中具有应用优势。
2、高贝利特水泥是以硅酸二钙为主导矿物的新品高性能水泥,具有烧成温度低、快硬、高强度、高耐久性等特点。“水泥储能”近年来异军突起,水泥有望成为绿色储能技术的最佳拍档。“水泥基超级电容器”将实现可再生绿色能源的廉价高效存储,助力完成能源体系的深度转型升级。
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术中的不足,满足能量存储的迫切需求,提供一种碳-高贝利特水泥基超级电容器及其制备方法。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:
3、一种碳-高贝利特水泥基超级电容器,所述水泥基超级电容器包括两侧防水绝缘胶、铜箔电极、碳-高贝利特水泥基电解质,人工海水电解液。
4、一种如上述碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,包括以下步骤:
5、(1)将高贝利特水泥与碳黑、碳纤维混合研磨并搅拌均匀,得到碳-水泥混合物;
6、(2)将聚合物胶粘剂加入碳-水泥混合物并研磨均匀
7、(3)将得到的浆体倒入模具,振动使水泥紧实,随后放入养护室养护至凝固成型,得到所述的碳-高贝利特水泥基电解质;
8、(4)将碳-高贝利特水泥基电解质单面贴上铜箔并引出导线后,用防水绝缘胶密封铜箔电极构成组件,最后将两片等同组件水泥面“面对面”浸渍在天然海水里得到碳-高贝利特水泥基超级电容器。
9、优选的,步骤(1)中,所述碳纤维和水泥的质量比(3~7):(93~97),碳黑和水泥的质量比(2~5):(95~98)。
10、优选的,步骤(1)中所述研磨时间为10min-20min,优选为15min;所述搅拌时间为20min-30min,优选为25min。
11、优选的,步骤(2)中所述聚合物胶粘剂包括酚醛树脂和聚氨酯中的一种或者多种组合,聚合物胶粘剂和水泥的质量比为为0.005%~0.1%;水灰比为0.8~1.1;所述研磨时间为5min-10min;所述搅拌时间为15min-25min。
12、优选的,步骤(3)中所述养护室的温度为20±2℃,相对湿度控制在95%以上。
13、优选的,步骤(4)中,所述电极使用为铜箔;防水绝缘胶使用为液体绝缘胶带;电解液使用为人工海水,电容器使用前浸泡时间至少1h。
14、对于上述制得的碳-高贝利特水泥基超级电容器需要进行电学性能的测试。
15、电学性能测试主要为循环伏安测试(cv)、恒流充放电测试(gcd)和交流阻抗谱图(eis)。测试时需要将碳-高贝利特水泥基超级电容器组件浸泡在电解液(人工海水)中。
16、使用江苏东华分析仪器有限公司的dh7005电化学工作站进行电化学性能测试,循环伏安测试可以验证超级电容器的循环情况信息;恒流充放电曲线可以直接获得样品的比电容大小;交流阻抗谱图可以看出超级电容器内阻情况。伏安法测试扫描速率分别为100mv/s、600mv/s和1000mv/s,充放电循环次数为2次。
17、以水泥和碳纤维、碳黑、聚合物胶粘剂为例,以下简要说明本专利技术机理:
18、将具有高导电性的碳纤维、碳黑与水泥粉和水一起研磨搅拌形成混合物,聚氨酯等聚合物胶粘剂以溶液形式添加在水泥中,最终成型后养护并让其固化。当水与水泥发生反应时,水在结构中自然形成一个分支网络,碳迁移到这些空间中,在硬化的水泥中形成线状结构。这些结构具有类似分叉的结构,较大的分支会生出较小的分支,而这些分支会生出更小的分支,以此类推,最终在相对较小的体积范围内形成一个非常大的表面积。聚氨酯/酚醛在水泥水化过程与水化产物之间不仅发生了物理作用,还发生了化学作用,并通过这两种作用来影响水泥基材料的结构和性能。将这种碳-高贝利特水泥基电解质浸泡在电解液材料中时,比如人工海水,它会提供积聚在碳结构上的带电粒子。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种碳-高贝利特水泥基超级电容器,其特征在于,所述水泥基超级电容器包括两侧防水绝缘封装、铜箔电极、碳-高贝利特水泥基电解质,人工海水电解液。
2.一种权利要求1所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述碳纤维和水泥的质量比(3~7):(93~97),碳黑和水泥的质量比(2~5):(95~98);所述研磨时间为10min-20min,搅拌时间为20min-30min。
4.根据权利要求2所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤S2中,所述聚合物胶粘剂包括酚醛树脂和聚氨酯中的一种或者多种组合,聚合物胶粘剂和水泥的质量比为0.005%~0.1%,水灰比为0.8~1.1;所述研磨时间5min-10min,搅拌时间为15min-25min。
5.根据权利要求2所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述养护室的温度为20±2℃,相对湿度控制在95%以上。
...【技术特征摘要】
1.一种碳-高贝利特水泥基超级电容器,其特征在于,所述水泥基超级电容器包括两侧防水绝缘封装、铜箔电极、碳-高贝利特水泥基电解质,人工海水电解液。
2.一种权利要求1所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.根据权利要求2所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤s1中,所述碳纤维和水泥的质量比(3~7):(93~97),碳黑和水泥的质量比(2~5):(95~98);所述研磨时间为10min-20min,搅拌时间为20min-30min。
4.根据权利要求2所述的碳-高贝利特水泥基超级电容器的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员:黄世峰,杨长红,余致尧,李成龙,李春刚,黄永波,林秀娟,
申请(专利权)人:济南大学,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。