一种超级电容器电极材料及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114864303A(43)申请公布日2022.08.05(21)申请号202210576404.X(22)申请日2022.05.25(71)申请人扬州工业职业技术学院地址225000江苏省扬州市邗江区汊河街道扬州工业职业技术学院(72)发明人王万川房瑜静单丹(74)专利代理机构北京远大卓悦知识产权代理有限公司11369专利代理师李淑亚(51)Int.Cl.H01G11/86(2013.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/36(2013.01)H01G11/40(2013.01)H01G11/34(2013.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种超级电容器电极材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法，属于新能源技术领域，包括以下步骤：将纤维素纳米晶体粉末加入至聚酰胺酸溶液中,在管式炉中在氮气气氛下先加热,退火，再与氨化多孔碳纤维超声分散在乙醇溶液中得到碳化聚酰亚胺/纤维素‑多孔碳纤维复合材料；再与MnSO4溶液和过硫酸铵超声分散在N，N二甲基酰胺中，得到电极活性材料；将电极活性材料、炭黑和聚四氟乙烯分散在乙醇溶液中形成糊状物，然后将混合物涂在泡沫镍集电器上，经压制和干燥，即得一种超级电容器电极材料。本发明通过在碳化聚酰亚胺/纤维素上复合氨化多孔碳纤维增加材料的孔隙率，再原位沉积γ‑MnO2，大大增加了电极材料的能量密度。CN114864303ACN114864303A权利要求书1/1页1.一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将纤维素纳米晶体粉末加入至聚酰胺酸溶液中,搅拌混合均匀，之后，在管式炉中在氮气气氛下先加热至300℃,并退火30min，再加热至800℃,并退火2h，然后，经过滤和洗涤得到碳化聚酰亚胺/纤维素复合材料；S2、将碳化聚酰亚胺/纤维素复合材料与氨化多孔碳纤维超声分散在乙醇溶液中，再经过滤、洗涤和烘干得到碳化聚酰亚胺/纤维素‑多孔碳纤维复合材料；S3、将碳化聚酰亚胺/纤维素‑多孔碳纤维复合材料、质量分数为5％的MnSO4溶液和过硫酸铵超声分散在N，N二甲基酰胺中，并在80℃水浴中反应4h，再经过滤、洗涤和干燥，得到电极活性材料；S4、将电极活性材料、炭黑和聚四氟乙烯分散在乙醇溶液中形成糊状物，然后将混合物涂在泡沫镍集电器上，在10MPa下压制10s，并在真空烘箱中在90℃下干燥12h，即得一种超级电容器电极材料。2.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中，纤维素纳米晶体和聚酰胺酸溶液的质量比为5‑15：85‑95。3.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S2中，碳化聚酰亚胺/纤维素复合材料、氨化多孔碳纤维和乙醇的用量比为5‑10g：3‑5g：200‑300mL。4.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S3中，碳化聚酰亚胺/纤维素‑多孔碳纤维复合材料、MnSO4溶液、过硫酸铵和N，N二甲基酰胺的用量比为5‑10g：50‑70mL：0.01‑0.02g：50‑100mL。5.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤S4中，电极活性材料、炭黑和聚四氟乙烯的质量百分比为80：10：10。6.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：氨化多孔碳纤维包括以下步骤制得：A1、将沥青预热至220℃并吹气30min，加热至350℃并保持4h，加入PVP后纺成纤维，然后在氩气流下升温至600℃下碳化30min，得到碳纤维；A2、将碳纤维与KOH混合并在氩气流下升温至800℃下活化1h，用5M的HNO3在80℃氧化1h，然后在NH3和氩气气氛下400℃处理1h，得到氨化多孔碳纤维。7.根据权利要求6所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A1中，沥青和PVP的质量比为15‑20:3‑5。8.根据权利要求6所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A2中，碳纤维、KOH和HNO3的用量比为1g:1g:5‑10mL。9.根据权利要求6所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：步骤A2中，NH3和氩气的体积比为1:10，流速为50mL/min。10.一种如权利要求1‑9任一项所述的制备方法制得的超级电容器电极材料。2CN114864303A说明书1/6页一种超级电容器电极材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于新能源技术领域，具体地，涉及一种超级电容器电极材料及其制备方法。背景技术[0002]超级电容器是一种介于充电电池和电容器之间的新型能源器件，既具有传统电容器般高功率密度，又具有