專利名稱：一種超級電容器電極材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種超級電容器電極材料及其制備方法，屬于超級電容器技術領域。
背景技術：
超級電容器是繼鋰離子電池之后，又一極具應用前景的儲能單元，在電動汽車、混合動力車、燃料電池車等節能及新能源汽車應用方面獲得廣泛關注。超級電容器作為輔助電源，與電池組合成復合電源，汽車行駛時，電池提供能量，加速和爬坡時可由超級電容器提供能量，存儲制動時產生的再生能量，降低電池的負荷峰，延長電池的使用壽命，提高能量的利用效率；超級電容器作為主電源的城市公交電車，綜合成本大大降低。目前，人們在不斷提高超級電容器性能的同時，探求成本的進一步降低，以便擴大其應用范圍。超級電容器的性能主要取決于材料的性能，碳材料由于比表面積大、孔結構可以控制、環境友好、成本較低等特點，是目前制造超級電容器的主要材料。申請號為 200610011226. 7的中國專利報道了以偏氯乙烯和丙烯腈共聚物為原料，經過碳化處理后得到聚合物衍生碳，對其進一步活化處理，得到活性炭電極材料；公開號為CN 101037200A的中國專利報道了一種以秸稈制作超級電容器用活性炭材料的方法，制備的活性炭比表面積大，比電容高，成本低；申請公布號為CN 101844765 A的中國專利報道了一種以兩親性炭材料為前軀體，經氫氧化鉀活化制得活性炭；申請號為201010U8969. 9的中國專利報道了一種以殼聚糖為原料，通過金屬離子溶液活化處理后再經微波炭化得到活性炭，實現了活性炭材料的炭化和活化的同步進行。
發明內容
本發明的目的在于提供一種超級電容器電極材料及其制備方法，其制備方法簡單，原料廣泛，設備易得，便于規模化生產。本發明的技術方案是這樣實現的一種超級電容器電極材料及其制備方法，包括聚合物炭化得到的多孔炭材料以及填加的導電劑，其特征在于具體步驟如下將聚合物與導電劑通過溶劑或加熱熔融方法，分散均勻，形成按質量份數組成的80 92份的聚合物和 8 20份的導電劑的共混物，然后在惰性氣體氛圍下，加熱炭化、活化。所述的聚合物為淀粉、殼聚糖、聚乳酸中的一種或幾種。所述的導電劑為碳納米管、石墨烯、納米碳纖維、乙炔黑中的一種或幾種。所述的導電劑經過聚乙烯醇或聚乙二醇修飾，質量為導電劑質量的2 10%。本發明的積極效果在于制備方法簡單，設備易得，便于規模化生產；電極活性物質原料來源于生物質聚合物，自然環保，成本較低。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明進行具體描述，但不等同于限制本發明，對于本領域的技術人員依照本發明進行的更改，均應包含在本發明的保護范圍之內。
實施例1
將20份碳納米管和1份的聚乙烯醇在水中超聲分散4小時后，除去水，60°C真空干燥至恒重，得到修飾的碳納米管；將85份的淀粉與15份修飾的碳納米管加入到高速攪拌機中，3000轉/分鐘混合半小時，取出，加到雙螺桿擠出機料筒中，設定螺桿擠出機各段溫度為110、120、130、125°C，熔融擠出得到碳基體；將得到的碳基體氮氣氛圍400°C預氧化后， 與45份氫氧化鉀去離子水中混合均勻，除去水，氮氣氛圍800°C活化2小時，洗滌，干燥，得到超級電容器電極材料。實施例2:
將10份的石墨烯和1份的聚乙二醇在水中超聲分散3小時后，除去水，60°C真空干燥至恒重，得到修飾的石墨烯；將4份的淀粉與1份修飾的石墨烯，高速攪拌機中5000轉/ 分鐘混合半小時，取出，放入密煉機中，130°C混合6分鐘，粉碎得到碳基體；將得到的碳基體氮氣氛圍450°C預氧化后，與2份的氫氧化鉀在去離子水中混合均勻，除去水，氮氣氛圍 800°C活化2. 5小時，洗滌，干燥，得到超級電容器電極材料。實施例3:
將10份的碳納米管和0. 8份的聚乙二醇在水中分散均勻后，除去水，60°C真空干燥至恒重，得到修飾的碳納米管；將9份的殼聚糖與1份修飾的碳納米管在醋酸溶液中，機械攪拌機4小時，真空烘箱中70°C干燥至恒重，取出，去離子水中浸泡M小時，取出，干燥，得到碳基體；將得到的碳基體氮氣氛圍480°C預氧化后，與4份的氫氧化鉀在去離子水中混合均勻，除去水，氮氣氛圍800°C活化2. 5小時，洗滌，干燥，得到超級電容器電極材料。實施例4:
將10份碳納米管和0. 5份的聚乙烯醇在去離子水中超聲分散4小時后，除去水，60°C 真空干燥至恒重，得到修飾的碳納米管；將8份的淀粉與2份修飾的碳納米管加入到高速攪拌機中，3000轉/分鐘混合半小時，取出，加到雙螺桿擠出機料筒中，設定螺桿擠出機各段溫度150、160、170、165°C，熔融擠出得到碳基體；將得到的碳基體氮氣氛圍460°C預氧化后，與5份氫氧化鉀去離子水中混合均勻，除去水，氮氣氛圍800°C活化2小時，洗滌，干燥， 得到超級電容器電極材料。實施例5:
將1份碳納米管和5份的石墨烯在球磨機中研磨2小時，取出，與0. 3份的聚乙二醇在去離子水中超聲分散3小時，除去水分，60°C真空干燥至恒重，得到修飾的碳納米管一石墨烯混合物；將4份的聚乳酸與1份修飾的碳納米管一石墨烯混合物在高速攪拌機中5000轉 /分鐘混合半小時，取出，放入密煉機中，220°C混合5分鐘，粉碎得到碳基體；將得將得到的碳基體氮氣氛圍420°C預氧化后，與2份的氫氧化鉀在去離子水中混合均勻，除去水，氮氣氛圍850°C活化3小時，洗滌，干燥，得到超級電容器電極材料。
權利要求
1.一種超級電容器電極材料及其制備方法，包括聚合物炭化得到的多孔炭材料以及填加的導電劑，其特征在于將聚合物與導電劑通過合適的溶劑或加熱熔融方法，分散均勻，形成成分組成為80 92份的聚合物和8 20份的導電劑的共混物，然后在惰性氣體氛圍下， 加熱炭化、活化。
2.根據權利要求1所述的一種超級電容器電極材料及其制備方法，其特征在于所述的聚合物為淀粉、殼聚糖、聚乳酸中的一種或幾種。
3.根據權利要求1所述的一種超級電容器電極材料及其制備方法，其特征在于所述的導電劑為碳納米管、石墨烯、納米碳纖維、乙炔黑中的一種或幾種。
4.根據權利要求4所述的一種超級電容器電極材料及其制備方法，其特征在于所述的導電劑經過聚乙烯醇或聚乙二醇修飾，質量為導電劑質量的2 10%。
全文摘要
本發明涉及一種超級電容器電極材料及其制備方法，將聚合物與導電劑通過合適的溶劑或加熱熔融方法，分散均勻后形成共混物，在惰性氣體氛圍下，加熱炭化、活化制成電極材料。本發明的制備方法簡單，設備易得，便于規模化生產；原料來源廣泛，自然環保。
文檔編號H01G9/042GK102354613SQ20111027117
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月14日 優先權日2011年9月14日
發明者姜濤, 安宇鵬, 張克金, 王丹, 王金興, 米新艷, 榮常如, 許德超, 魏曉川 申請人:中國第一汽車股份有限公司