碳矿化结构超级电容器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种碳矿化结构超级电容器及其制备方法和应用。该碳矿化结构超级电容器包括：电极，所述电极包括碳矿化胶凝材料、碳导电材料和泡沫金属，所述碳导电材料分布在所述碳矿化胶凝材料碳化后形成的三维空间内且共同包覆所述泡沫金属；固态电解质层，所述电极设于所述固态电解质层的两侧，所述固态电解质层的制备原料包括：碳矿化胶凝材料、碳酸氢盐、纤维类材料、多孔微纳米材料、引气剂和无机盐水溶液，所述固态电解质层的制备原料经过混合、压制、碳化后形成固态电解质层。本发明专利技术提供的碳矿化结构超级电容器突破了传统水泥基电容器强度低、储能性能差的瓶颈，同时兼顾优异的力学性能和电学性能，且成本低廉、环境友好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及结构-储能一体化材料，尤其涉及一种碳矿化结构超级电容器及其制备方法和应用。

技术介绍

1、近年来，随着能源消耗和环境污染问题的加剧，新能源如太阳能、风能等备受关注，但其间断性和波动性导致的能源供需不匹配问题亟待解决。因此，兼具储能与结构功能的复合材料和结构成为研究热点，它们能减小储能装置自重和体积，降低系统复杂性、故障率和成本，尤其在航空航天、汽车和建筑等领域展现出巨大应用价值。其中，结构超级电容器因兼具较高能量密度和功率密度及耐久性而备受瞩目。

2、然而，结构超级电容器在电学性能和力学性能上存在矛盾，即提高力学性能往往以牺牲电学性能为代价，反之亦然。尽管已提出多种解决方案，但这一矛盾尚未完全解决。特别是在建筑领域，随着全球碳排放量的不断增加，降低建筑行业能耗和碳排放迫在眉睫。将建筑材料开发成大型电化学储能装置，实现建筑物自供电和绿色可持续发展，成为解决能源供需不匹配和降低碳排放的有效途径。

3、水泥基材料是建筑构件的主要基体材料，但作为结构超级电容器仍面临诸多挑战。例如，水泥基固态电解质存在孔隙率难以控制、离子导电率本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳矿化结构超级电容器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，所述碳矿化胶凝材料与所述碳导电材料的质量比为100：（0.5-10）；

3.根据权利要求1或2所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，所述泡沫金属的厚度为1mm-2mm；优选所述泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜；

4.根据权利要求1所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，碳矿化胶凝材料包含β-C2S、γ-C2S、C3S2和CS，优选，β-C2S和C3S2的总含量不小于70wt%，80μm筛余率<1%；

5.根据权利要求1或2所述碳矿...

【技术特征摘要】

1.一种碳矿化结构超级电容器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，所述碳矿化胶凝材料与所述碳导电材料的质量比为100：（0.5-10）；

3.根据权利要求1或2所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，所述泡沫金属的厚度为1mm-2mm；优选所述泡沫金属选自泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜；

4.根据权利要求1所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，碳矿化胶凝材料包含β-c2s、γ-c2s、c3s2和cs，优选，β-c2s和c3s2的总含量不小于70wt%，80μm筛余率<1%；

5.根据权利要求1或2所述碳矿化结构超级电容器，其特征在于，所述碳酸氢盐选自nahco3、khco3和nh4hco3...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤鸣，胡博，赵文静，赵思雪，芮雅峰，郑永超，刘爽，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：