一种纳米球形碳气凝胶的制备方法.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CN107973285A(43)申请公布日2018.05.01(21)申请号201711154469.0H01G11/86(2013.01)(22)申请日2017.11.20(71)申请人宁波中车新能源科技有限公司地址315111浙江省宁波市鄞州区五乡镇天童庄(72)发明人阮殿波乔志军顾应展(74)专利代理机构宁波市鄞州盛飞专利代理事务所(普通合伙)33243代理人洪珊珊(51)Int.Cl.C01B32/05(2017.01)H01G11/24(2013.01)H01G11/36(2013.01)H01G11/44(2013.01)H01G11/84(2013.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种纳米球形碳气凝胶的制备方法(57)摘要本发明涉及纳米球形碳气凝胶的制备方法，属于超级电容器技术领域。制备方法包括如下步骤：将碱液与海藻酸混合形成混合溶液，海藻酸占混合溶液总质量的2-10％，再将混合溶液加入到丙酮或乙醇中，持续搅拌，经离心、干燥得纳米球形海藻酸基碳气凝胶；再置于管式炉内，在氮气保护下，升温至500-900℃，保温，冷却至室温，得到碳化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶；最后与KOH混合，并重新置于管式炉内，在氮气保护下升温至700-1000℃，保温，冷却至室温，得到活化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶。本发明制得的活化的纳米球形碳气凝胶具有高比表面积、纳米分级结构孔道；用其制备超期电容器，具有高比能、高功率等特点。CN107973285ACN107973285A权利要求书1/1页1.一种纳米球形碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)将碱液与海藻酸混合形成混合溶液，其中海藻酸占混合溶液总质量的2-10％，再将混合溶液加入到搅拌状态下的丙酮或乙醇中，并持续搅拌，经离心、干燥得纳米球形海藻酸基碳气凝胶；(2)将纳米球形海藻酸基碳气凝胶置于管式炉内，在氮气保护下，升温至500-900℃，保温1-5h，然后冷却至室温，得到碳化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶；(3)将碳化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶与KOH混合，并重新置于管式炉内，在氮气保护下升温至700-1000℃，保温1-3h，然后冷却至室温，得到活化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶。2.根据权利要求1所述的纳米球形碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的碱液为氨水、乙二胺溶液中的一种或多种，碱液的pH值为8-10。3.根据权利要求1所述的纳米球形碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合溶液与丙酮或者混合溶液与乙醇的体积比为1:10～1:100。4.根据权利要求1所述的纳米球形碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中炭化的纳米球形海藻酸基碳气凝胶与KOH的质量比为1:3-1:5。5.根据权利要求1所述的纳米球形碳气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)与步骤(3)中的升温速度均为2-5℃/min。6.一种高比能高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将权利要求1制得的活化纳米球形海藻酸基碳气凝胶与导电炭黑、粘结剂按比例混合，然后加入水搅拌后得浆料，将浆料涂覆在腐蚀铝箔上，干燥后得碳层电极；S2、将碳层电极冲成圆形电极片，然后真空干燥得电极片；S3、将电极片作为正负两极，与隔膜组装，并注入电解液，得超级电容器。7.根据权利要求6所述的高比能高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述的粘结剂为PTFE、SBR、CMC中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的高比能高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤S1中浆料的固含量为28-35％；干燥的温度为80-100℃；碳层电极的厚度为80-130μm。9.根据权利要求6所述的高比能高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，步骤S2中真空干燥的温度为100-140℃，干燥时间为10-15h。2CN107973285A说明书1/6页一种纳米球形碳气凝胶的制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米球形碳气凝胶的制备方法，特别是一种纳米球形碳气凝胶的制备方法及用其制得的纳米球形碳气凝胶制备高比能高功率超级电容器，属于超级电容器技术领域。背景技术[0002]超级电容器的电极材料主要由多孔碳材料组成，包括活性炭、碳纳米管、石墨烯、碳气凝胶等。由于碳气凝胶是一种具有连续纳米多孔结构的新型碳材料，其比表面积高、孔隙率高、导电性能良好、热导率低以及孔径可控等性能，因此受到广泛关注。然而目前为止，纳米球形碳气凝胶的获得主要通过甲醛和间苯二酚溶胶凝胶先制备有机气凝胶(OA)，后再将有机气凝胶在半密封的情况下干燥，再在高温下碳化，制备得到碳气凝胶，最后再利用活化法制备得到高比表面的活化碳气凝胶，如中国专利申