一种碳基电极材料的制备方法及其应用.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CN110642249A(43)申请公布日2020.01.03(21)申请号201911003247.8(22)申请日2019.10.21(71)申请人浙江农林大学地址311300浙江省杭州市临安区武肃街666号浙江农林大学国家木质中心(72)发明人王超王汉伟孙庆丰李彩彩(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人王佳妹(51)Int.Cl.C01B32/324(2017.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/34(2013.01)H01G11/44(2013.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种碳基电极材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明涉及一种碳基电极材料的制备方法及其应用，属于电极材料领域。本碳基电极材料的制备方法包括：取生物质废料，将其裁切为所需形状或造型，得带有形状或造型的生物质材料；将带有形状或造型的生物质材料干燥，得带有固定形状或造型的生物质材料；将带有固定形状或造型的生物质材料直接放入管式炉中，在保护气体氛围下进行加热碳化处理，处理后在保护气体氛围下冷却到室温，即得整块的碳基电极材料。本发明提供的碳基电极材料的制备方法简单，原料丰富，价格低廉，绿色环保，获得的碳基电极材料没有使用化学活化剂，形状可定制，具有相互连通的分级多孔体系，较高的比表面积，同时展现了优异的电容存储能力和循环稳定性。CN110642249ACN110642249A权利要求书1/1页1.一种碳基电极材料的制备方法，其特征在于，包括：1)取生物质废料，将其裁切为所需形状或造型，得带有形状或造型的生物质材料；2)取1)所得带有形状或造型的生物质材料，进行干燥，得带有固定形状或造型的生物质材料；3)取2)所得带有固定形状或造型的生物质材料，直接放入管式炉中，在保护气体氛围下进行加热碳化处理，处理后在保护气体氛围下冷却到室温，即得整块的碳基电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在1)中，所述生物质废料包括厚度为10μm－10000μm且柔软的柚子皮、橙子皮、橘子皮和香蕉皮中的任意一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在1)中，所述形状包括矩形、心形、五角形、圆形、三角形或不规则形状；所述造型包括拱形、环状、管状或螺旋状。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在2)中，所述干燥包括自然风干、烘箱干燥、超临界干燥或冷冻干燥。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述烘箱干燥的温度为30－100℃，干燥时间为6－72h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在3)中，所述保护气体为氮气或惰性气体。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在3)中，所述碳化处理的温度为500－1600℃，碳化时间为1－100h。8.一种全固态超级电容器，其特征在于，包括：权利要求1－7任一项所述方法制备的碳基电极材料和/或权利要求1－7任一项所述方法制备的碳基电极材料的复合电极。9.根据权利要求8所述的全固态超级电容器，其特征在于，还包括：隔膜材料。10.根据权利要求9所述的全固态超级电容器，其特征在于，还包括：凝胶电解质。2CN110642249A说明书1/5页一种碳基电极材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及一种碳基电极材料的制备方法及其应用，属于电极材料技术领域。背景技术[0002]社会的快速发展需要大量的资源消耗和能源支撑，导致了化石燃料的过渡开采，进而产生了严重的环境污染和大量的社会问题。目前利用可再生资源取代传统的化石燃料被认为是最有前途的方式之一。生物质材料是一种绿色可再生的资源，充分的利用生物质资源能够有望从根本上解决环境问题。同时生物质资源来源于光合作用的积累，因此它巨大的储量完全能够满足人类社会的需求。生物质衍生的碳基超级电容器是生物质资源高附加值利用的一种很有前景的方式。[0003]现有关于生物质制备碳电极的技术，通常将生物质制成干燥的粉末，再通过碳化获得碳粉末，进一步再向这些碳粉末中添加化学活化剂进行活化过程制备成多孔碳基电极材料。如果进一步制备电极的话，还需要在多孔碳中加入粘结剂。在这些研究中，生物质材料仅仅只是提供碳元素一种作用，化学活化剂的使用不仅会导致较低的多孔碳产率，而且会产生一些污染和后续处理的问题。因此，综合全面的利用生物质对于生物质衍生碳基电极的发展具有重要的实际意义。[0004]近年来，可穿戴和便携电子产品的发展要求全固态超级电容器具有更高的电容储量和可定制的形状。通常使用的柔性电极可以实现形状的改变，但为了高容量需要加厚电极，而现有碳电极技术制备超过100μm的电极是困难的，因为普通粉末多孔碳材料制成的电极是通过粘结