一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：絲瓜絡60?63、胖大海37?40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5?40、氯化鋰8?8.5、乙炔黑5?6、鈷酸鎳粉末3?4、次磷酸鈉13?15、聚苯胺6?7、聚乙烯醇7?9、尿素3?4、對甲基苯磺酸鈉1.5?2。本發明還將鈷酸鎳、次磷酸鈉與聚苯胺通過一系列的工藝與植物基多孔炭材料相互摻雜，協同作用以及特殊的堆積方式，極大地提高了復合材料的能量密度，制成的超級電容器表現出高容量、大倍率、長循環等優良特性。
【專利說明】
一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及電極材料技術領域，尤其涉及一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]人類對化石能源的過渡依賴和消耗造成了嚴重的環境問題和能源危機，為實現可持續發展的能源的開發和利用，新能源和新型能源裝置研究引起廣泛關注。超級電容器是一類介于傳統電容器與電池之間的新型儲能器件，與傳統儲能器件相比，它同時具有較高的能量密度和功率密度，較長的循環使用壽命，環境友好等優點。隨著近年來科學與技術的發展，超級電容器在起重機、叉車、新能源汽車、公共電子設施和工廠備用電源等方面的應用趨勢逐漸增大。然而，超級電容器材料的導電性能差、局部分散不均勻、與電解液接觸面性能不穩定等常見的冋題同樣關系著超級電容器基本性能。電極是決定超級電容器性能最關鍵因素，因此電極材料的研究一直是該領域學術界和工業界的熱點。
【發明內容】
[0003]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料及其制備方法。
[0004]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，由下列重量份的原料制成:絲瓜絡60-63、胖大海37-40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5-40、氯化鋰8-8.5、乙炔黑5-6、鈷酸鎳粉末3-4、次磷酸鈉13-15、聚苯胺6-7、聚乙烯醇7-9、尿素3_4、對甲基苯磺酸鈉1.5-2。
[0005]本發明所述一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，由下列具體方法制備而成:
(1)將絲瓜絡在通入氮氣保護下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時后自然冷卻至室溫，粉碎，過200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時后進行噴霧干燥，得到混合粉末；
(2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮氣的保護下，在100tC的溫度下保溫2小時，冷卻至室溫后將產物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時后過濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料；
(3)將鈷酸鎳粉末、次磷酸鈉混合，置于管式爐中，在氮氣保護下，升溫到400°C焙燒2小時，自然冷去后與聚苯胺混合，加入熔融的尿素，混合研磨90分鐘后，加入乙炔黑，繼續研磨40分鐘，烘干，得到摻雜物料；
(4)將聚乙烯醇中加入10倍量的蒸餾水，攪拌至完全溶解后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3)得到的摻雜物料以及其余剩余成分，以1000轉/分的速度攪拌1.5小時后，將物料轉移到膠磨機中，以200轉/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度110-120°C的條件下真空干燥6小時，取出后在臺式電動壓片機上在1MPa的壓力下進行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
[0006]本發明的優點是:本發明采用絲瓜絡、胖大海等植物成分作為碳源，資源天然可再生，減少對化石能源的依賴，而且利用氯化鋅和氯化鋰混合鹽作為活化劑，不僅解決了利用氫氧化鉀活化工藝中易腐蝕反應容器的缺點，而且制備出的植物基多孔炭材料具有最優化的孔結構以及孔尺寸的分布，具有良好的電化學性能，同時工藝簡單，可行性高。
[0007]本發明還將鈷酸鎳、次磷酸鈉與聚苯胺通過一系列的工藝與植物基多孔炭材料相互摻雜，協同作用以及特殊的堆積方式，極大地提高了復合材料的能量密度，制成的超級電容器表現出高容量、大倍率、長循環等優良特性。
【具體實施方式】
[0008]—種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:絲瓜絡60、胖大海37、蒸餾水適量、氯化鋅39.5、氯化鋰8、乙炔黑5、鈷酸鎳粉末3、次磷酸鈉13、聚苯胺6、聚乙烯醇7、尿素3、對甲基苯磺酸鈉1.5。
[0009]本發明所述一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，由下列具體方法制備而成:
(1)將絲瓜絡在通入氮氣保護下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時后自然冷卻至室溫，粉碎，過200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時后進行噴霧干燥，得到混合粉末；
(2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮氣的保護下，在100tC的溫度下保溫2小時，冷卻至室溫后將產物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時后過濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料；
(3)將鈷酸鎳粉末、次磷酸鈉混合，置于管式爐中，在氮氣保護下，升溫到400°C焙燒2小時，自然冷去后與聚苯胺混合，加入熔融的尿素，混合研磨90分鐘后，加入乙炔黑，繼續研磨40分鐘，烘干，得到摻雜物料；
(4)將聚乙烯醇中加入10倍量的蒸餾水，攪拌至完全溶解后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3)得到的摻雜物料以及其余剩余成分，以1000轉/分的速度攪拌1.5小時后，將物料轉移到膠磨機中，以200轉/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度120°C的條件下真空干燥6小時，取出后在臺式電動壓片機上在1MPa的壓力下進行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
[0010]以所述實施例中制備的電極為工作電極，金屬鎳為集電極，聚四氟乙烯為隔膜，以2mo 1/L氫氧化鉀為電解液，在1.2-2.5V的范圍內，在恒流(5mA)下進行循環測試，在室溫下通過充放電曲線確定它的容量為1.70F，內阻為1.48m Ω，循環容量保持率為97.9%。
【主權項】
1.一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:絲瓜絡60-63、胖大海37-40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5-40、氯化鋰8_8.5、乙炔黑5_6、鈷酸鎳粉末3-4、次磷酸鈉13-15、聚苯胺6-7、聚乙烯醇7-9、尿素3-4、對甲基苯磺酸鈉1.5-2。2.根據權利要求書I所述一種可用于超級電容器的混合摻雜的電極材料，其特征在于，由下列具體方法制備而成: (1)將絲瓜絡在通入氮氣保護下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時后自然冷卻至室溫，粉碎，過200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時后進行噴霧干燥，得到混合粉末； (2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮氣的保護下，在100tC的溫度下保溫2小時，冷卻至室溫后將產物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時后過濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料； (3)將鈷酸鎳粉末、次磷酸鈉混合，置于管式爐中，在氮氣保護下，升溫到400°C焙燒2小時，自然冷去后與聚苯胺混合，加入熔融的尿素，混合研磨90分鐘后，加入乙炔黑，繼續研磨40分鐘，烘干，得到摻雜物料； (4)將聚乙烯醇中加入10倍量的蒸餾水，攪拌至完全溶解后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3)得到的摻雜物料以及其余剩余成分，以1000轉/分的速度攪拌1.5小時后，將物料轉移到膠磨機中，以200轉/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度110-120°C的條件下真空干燥6小時，取出后在臺式電動壓片機上在1MPa的壓力下進行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
【文檔編號】H01G11/86GK105977054SQ201610213890
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月7日
【發明人】杜其信
【申請人】銅陵泰力電子有限公司, 杜其信