一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111128564A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号202010013527.3(22)申请日2020.01.07(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市碑林区金花南路5号(72)发明人任鹏刚何文维戴忠侯鑫(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人张皎(51)Int.Cl.H01G11/26(2013.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，具体为：将亚甲基蓝与KOH在研钵中均匀混合，然后放入刚玉坩埚，并立即放进管式炉中，通入氮气，进行一步法碳化和活化，洗涤，干燥，得到活性碳基超级电容器电极材料。本发明制备方法制备的活性碳基超级电容器电极材料，具有优异的电化学性能，可广泛应用于高功率与能源存储领域。CN111128564ACN111128564A权利要求书1/1页1.一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、将亚甲基蓝与KOH均匀混合在研钵中，之后放于管式炉中，在缓慢的氮气流中进行一步法碳化及活化，最后以1～10℃/min速率冷却至室温，得到混合物；步骤2、将步骤1中得到混合物使用去离子水洗涤至中性，之后置于烘箱中干燥，得到碳基超级电容器电极材料。2.根据权利要求1所述的一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，亚甲基蓝与KOH的质量比为1～5：1～5。3.根据权利要求1所述的一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，管式炉中碳化及活化条件为：以1～5℃/min速率升温至600～1000℃并保温1～3h。4.根据权利要求1所述的一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，氮气的流速为10～60mL/min。5.根据权利要求1所述的一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，干燥温度为60～105℃，干燥时间为6～24h。2CN111128564A说明书1/4页一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法技术领域[0001]本发明属于电容器电极材料制备技术领域，具体涉及一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法。背景技术[0002]如今，化学燃料的短缺，环境污染及能源枯竭问题已引起科学家们的广泛关注。世界各地的科学家们一直致力于开发新的可持续能源。太阳能、风能、水能和潮汐能这些新能源由于其自身自然因素的限制，往往不能达到预期的效果。因此，如何将这些能源有效的储存并转化，是科学家们亟待解决的问题。[0003]超级电容器具有高的功率密度，良好的可逆性，可快速充放电并且安全环保，已被认为是一种很有前景的能量储存和能量释放装置。超级电容器根据储能机制分为双电层电容器和法拉第赝电容器。双电层电容器主要通过电解质离子在电极材料表面进行离子的吸脱附来实现能量存储。而法拉第电容器是电极活性物质在电极表面进行氧化还原反应产生电容。在双电层电容器的电极材料中，碳基材料来源广泛，制备工艺简单且成本低廉，已被认为是理想的电极材料。[0004]碳基材料，具有比表面积大，导电性高，化学稳定性好等优点，已在双电层电容器中得到了普遍应用。但是碳基材料低的能量密度一直是其无法实现商业化生产的瓶颈。而具备分级孔结构，异质掺杂及高的比表面积的碳基电极材料，可有效解决这一问题。分级孔结构主要包括微孔，介孔和大孔。电解质离子的吸附主要发生在微孔表面，介孔有利于减小离子扩散电阻，大孔可形成离子缓冲池，从而缩短离子迁移距离。因此，理想的孔径分布可提高离子吸脱附效率，从而实现电容性能的提升。同时，异质掺杂一方面可以提高电极材料表面的润湿性，使电极材料在电解质中充分浸润，离子可在电解质与电极材料之间快速移动；另一方面使电极材料发生氧化还原反应，进而产生赝电容行为。但是，共掺杂的制备过程较为复杂，且很难实现均匀掺杂。亚甲基蓝属于芳香烃，本身含有氮，硫和氧等元素，且易于转化为碳材料。另外，亚甲基蓝由于附加价值低，经常未经充分处理而丢弃，造成了严重的环境污染和资源浪费。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，制备出的电极材料具有高的能源密度及优异的电化学性能。[0006]本发明所采用的技术方案是，一种高电化学性能碳基超级电容器电极材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：[0007]步骤1、将亚甲基蓝与KOH均匀混合在研钵中