一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用.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CN105819416A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201510943271.5(22)申请日2016.03.14(71)申请人上海奥威科技开发有限公司地址200233上海市浦东新区中国（上海）自由贸易试验区郭守敬路188号(72)发明人夏恒恒安仲勋吴明霞颜亮亮黄廷立刘永环范羚羚(74)专利代理机构上海宣宜专利代理事务所(普通合伙)31288代理人杨小双(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)H01G11/34(2013.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用(57)摘要本发明公开了一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用，将橘子皮置于KOH溶液中进行超声，在恒温水浴振荡器中震荡，烘干，取样品置于管式气氛炉中，在氮气气氛下设置两段程序升温进行炭化，自然冷却后取出研磨，用去离子水洗涤至中性并烘干，研磨后于空气氛围中进一步纯化。本发明生物基多孔炭材料具有发达的孔道结构和很高的比表面积，将制备的多孔炭样品作为电极活性材料在双电层超级电容器中表现出了优异的性能。该发明生物基多孔炭制备方法简单可行，环境污染小，原材料来源广泛，易实现工业化生产。CN105819416ACN105819416A权利要求书1/1页1.一种生物基多孔炭的制备方法，其特征在于，具体制备步骤如下：(1)取生物质原材料适量置于盛有2～6mol/LKOH溶液的器皿中，超声20～40min；(2)将上述器皿置于25～65℃恒温水浴振荡器中震荡24～72h，使得钾离子渗透到橘子皮组织内部；(3)取出橘子皮样品在120～160℃鼓风干燥箱中烘焙24h以上；(4)将上述烘干后的样品置于管式气氛炉中，在氮气气氛下以10℃/min进行程序升温至500℃，保温1h；继续以10℃程序升温至700～900℃，保温2～4h；(5)待样品在氮气气氛中自然冷却后取出研磨，并用去离子水洗涤至洗涤液为近中性，在120～160℃烘箱中烘干；(6)将烘干的样品研磨，在180～230℃马弗炉中加热进一步纯化样品炭。2.根据权利要求1所述的生物基多孔炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的KOH溶液浓度优选为3～5mol/L。3.根据权利要求1所述的生物基多孔炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中设置恒温水浴振荡器温度优选为40～65℃。4.根据权利要求1所述的生物基多孔炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，优选的，继续以10℃程序升温至750～850℃，保温2～3h。5.根据权利要求1所述的生物基多孔炭的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的生物质原材料包括但不限于橘子皮。6.一种如权利要求1所述的生物基多孔炭在超级电容器中的应用，其特征在于，采用上述制备的生物基多孔炭作为电极活性材料涂覆在集流体上，按照正极、隔膜、负极的搭配方式，注入电解液制备成有机系双电层超级电容器单体。优选的，正极与负极活性物质的质量比为(1.05～1.2)：1。7.根据权利要求6所述的生物基多孔炭在超级电容器中的应用，所述集流体为涂炭铝箔、光面铝箔、多孔铝箔中的一种，优选涂炭铝箔。8.根据权利要求6所述的生物基多孔炭在超级电容器中的应用，所述电解质为四乙基氟硼酸铵、烷基三甲基季铵盐、双环哌咯基四氟硼酸季铵盐中的一种，优选四乙基氟硼酸铵；所述溶剂为乙腈、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或几种的混合物，优选乙腈。9.根据权利要求6所述的生物基多孔炭在超级电容器中的应用，所述隔膜为纸质隔膜、聚丙烯隔膜、涂氧化铝隔膜中的一种，优选纸质隔膜。2CN105819416A说明书1/3页一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用技术领域[0001]本发明涉及材料合成和电化学技术领域，具体是一种生物基多孔炭的制备方法及其在超级电容器中的应用。背景技术[0002]超级电容器是一种介于电池和传统电容器之间的电化学器件，在具有很高的功率密度的同时又保持了比较高的能量密度，是一种理想的储能器件。其中，双电层电容器(EDLC)几乎不受电荷传输动力学因素的限制，具有极高的功率密度和超过100万次的循环寿命，在脉冲器件、风力储能、混合电动汽车等诸多领域有着无可比拟的优势。双电层电容器电极活性物质一般为炭材料，如活性炭、碳纤维、碳布、碳气凝胶、碳纳米管、石墨烯等，其特点是比表面积大、孔道结构丰富、极化程度小、耐腐蚀性强，温度范围宽。目前，活性炭以其较为低廉的价格和稳定的性能仍然是实用型电极炭材料的主流。[0003]多孔炭材料具有与活性炭类似的结构特征，如巨大的比表面积和非常发达的空隙结构，被广泛应用于炭电极的制备。然而，