【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超级电容器领域，具体涉及一种粉煤灰复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着电能利用技术的高速发展以及人类社会对能源需求的进一步增长，传统化石燃料已逐步向可再生能源转型，为了实现可持续发展的目标，各个国家加大了在风能、太阳能和潮汐能等可再生能源领域中关键技术的研发力度，这就要求储能设备可以实现能源供给的可拓展性和可控性。
2、现有的超级电容器采用高比表面积的多孔材料如活性炭作为电极，两个电极浸入电解液中，中间用离子渗透膜隔开以防止电接触。充电状态下，电解液中阴离子和阳离子分别移向正极和负极，进而在电极-电解液的界面形成两个双电层，离子的分离也导致整个单元组件中存在一个电位差。因此，现有的超级电容器需要离子渗透膜，使用复杂，且性能不稳定，充放电效率低，延性差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种粉煤灰复合材料，采用该粉煤灰复合材料制备的超级电容器无需离子渗透膜，性能稳定，充放电效率高，延性好。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种粉煤灰复合材料，制备所述粉煤灰复合材料的原料含有河沙、胶凝材料、碱激活剂、聚乙烯醇纤维和改性碳纤维；
3、其中，所述胶凝材料为粉煤灰、矿渣和硅灰的混合物。
4、优选地，所述胶凝材料中70-80wt%，矿渣的含量为15-20wt%，硅灰的含量为5-10wt%。
5、优选地，河沙与胶凝材料的用量的重量比为1：2-4。
6、优
7、优选地，河沙和胶凝材料的总重量与聚乙烯醇纤维的的用量重量比为100：0.5-1。
8、优选地，河沙和胶凝材料的总重量与改性碳纤维的的用量重量比为100：3.3-16.5。
9、优选地，所述碱激活剂为强碱溶液和水玻璃的混合溶液。
10、优选地，强碱溶液和水玻璃的的用量重量比为3：6-8。
11、优选地，所述粉煤灰中cao的含量≥90wt%。
12、优选地，所述矿渣的比表面积为600-800m2/kg，45μm方孔筛筛余<1%，所述矿渣中al2o3和sio2的总含量≥50wt%。
13、优选地，所述硅灰的粒径为0.1-0.3μm，硅灰的比表面积为15000-30000m2/kg。
14、优选地，所述改性碳纤维的制备方法包括：将kmno4、葡萄糖和水混合，然后加入金属前驱体，最后加入碳纤维进行水热处理。
15、优选地，葡萄糖和kmno4的用量的摩尔比为1：5-6。
16、优选地，金属前驱体选自cr前驱体、co前驱体、ni前驱体和cu前驱体中的一种或两种以上。
17、优选地，kmno4与金属前驱体的用量的摩尔比为1：0.05-1，其中，kmno4以mn元素计，金属前驱体以金属计。
18、优选地，所述水热处理的条件包括：温度为150-250℃，时间为2-5h。
19、本专利技术第二方面提供一种制备上述粉煤灰复合材料的方法，该方法包括以下步骤：
20、s1：将粉煤灰、矿渣和硅灰进行混合，然后加入聚乙烯醇纤维和改性碳纤维，最后加入碱激活剂；
21、s2：将步骤s1得到的中间物料转入电极模具中养护后脱模抛光，得粉煤灰复合材料。
22、本专利技术第三方面提供一种超级电容器，所述超级电容器包括上述粉煤灰复合材料。
23、本专利技术所述的技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
24、（1）本专利技术所述粉煤灰复合材料具有良好的延性和强度，这可能是由于原料中的胶凝材料作为一种无机胶凝材料能够与聚乙烯醇纤维和改性碳纤维良好的粘结，从而兼顾了延性和强度；
25、（2）本专利技术所述的超级电容器性能稳定，在快速充放电150万次后容量和内阻仅降低8-15%，充放电效率高，能量密度最高可达在33.54w•h/kg；
26、（3）本专利技术所述的超级电容器可以在住宅、交通和工业应用中进行大容量的能量存储，使用范围更广。
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1.一种粉煤灰复合材料，其特征在于，制备所述粉煤灰复合材料的原料含有河沙、胶凝材料、碱激活剂、聚乙烯醇纤维和改性碳纤维；
2.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述胶凝材料中粉煤灰的含量为70-80wt%，矿渣的含量为15-20wt%，硅灰的含量为5-10wt%。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，河沙与胶凝材料的用量的重量比为1：2-4；
4.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述碱激活剂为强碱溶液和水玻璃的混合溶液；
5.根据权利要求1或2所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述粉煤灰中CaO的含量≥90wt%；
6.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法包括：
7.根据权利要求6所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，葡萄糖和KMnO4的用量的摩尔比为1：5-6；
8.根据权利要求1或6所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述水热处理的条件包括：温度为150-250℃，时间为2-5h。
9.一种制备权利要求1-
10.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包括权利要求1-8中任意一项所述的粉煤灰复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种粉煤灰复合材料，其特征在于，制备所述粉煤灰复合材料的原料含有河沙、胶凝材料、碱激活剂、聚乙烯醇纤维和改性碳纤维；
2.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述胶凝材料中粉煤灰的含量为70-80wt%，矿渣的含量为15-20wt%，硅灰的含量为5-10wt%。
3.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，河沙与胶凝材料的用量的重量比为1：2-4；
4.根据权利要求1所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述碱激活剂为强碱溶液和水玻璃的混合溶液；
5.根据权利要求1或2所述的粉煤灰复合材料，其特征在于，所述粉煤灰中...
【专利技术属性】
技术研发人员：庄柯，许芸，蔡景明，朱法华，顾嘉铭，张乾，丁伯银，徐静馨，
申请(专利权)人：国家能源集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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