一种超级电容器电极材料及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115148506A(43)申请公布日2022.10.04(21)申请号202210889263.7(22)申请日2022.07.27(71)申请人甘肃农业职业技术学院地址730020甘肃省兰州市城关区段家滩425号(72)发明人姜霞马婵媛周秀英(74)专利代理机构西安合创非凡知识产权代理事务所(普通合伙)61248专利代理师高志永(51)Int.Cl.H01G11/32(2013.01)H01G11/36(2013.01)H01G11/86(2013.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种超级电容器电极材料及制备方法(57)摘要本发明涉及电容电极材料领域，具体的说是一种超级电容器电极材料，包括碳材料基体、石墨烯、碳纳米管、活化剂、粘结剂、造孔剂、碳纤维和金属盐溶液；所述碳材料基体采用生物质原料碳化制成，得到生物质活化碳粉体A；所述石墨烯与碳纳米管通过稀酸混合得到分散液B；所述活化剂采用氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸氢钠、草酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种，通过由碳材料基体、石墨烯、碳纳米管制成的复合电极材料，导电性更好，增加复合材料的导电率及机械强度，工艺简单、降低材料成本，碳材料基体采用生物质原料碳化制成，原料廉价、多元、获取途径广，结构疏松，增大电容量，优化电极材料及超级电容器的性能。CN115148506ACN115148506A权利要求书1/2页1.一种超级电容器电极材料，其特征在于，包括碳材料基体、石墨烯、碳纳米管、活化剂、粘结剂、造孔剂、碳纤维和金属盐溶液；所述碳材料基体采用生物质原料碳化制成，得到生物质活化碳粉体A；所述石墨烯与碳纳米管通过稀酸混合得到分散液B；所述活化剂采用氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钙、碳酸氢钠、草酸钾、碳酸氢钾中的一种或几种；所述粘结剂采用水溶型粘结剂、热熔型粘结剂、溶剂型粘结剂或乳液型粘结剂中的一种或几种，所述粘接剂采用聚四氟乙烯分散液、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇中的一种；所述造孔剂采用氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的一种或几种；所述金属盐溶液采用Ni、Mn、Co、Al、Zr、Mg、W、Ti、Ir中的一种或几种混合溶液盐溶液。2.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料，其特征在于：所述生物质原料包括椰壳、竹木屑、农作物秸秆、果壳、家畜粪便中的一种或几种，所述农作物秸秆采用棉花秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、薯类秸秆中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料，其特征在于：所述生物质活化碳粉体A的粒度为200‑350目，所述造孔剂的粒度为100‑150目，所述活化剂溶液的浓度为0.05～4g/mL。4.根据权利要求1所述的一种超级电容器电极材料，其特征在于：所述碳材料基体、石墨烯、碳纳米管、活化剂、粘结剂和造孔剂的比值为（15‑25）：（35‑45）：（25‑35）：（1‑10）：（2‑5）：（2‑15）。5.一种根据权利要求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：该制备方法包括以下步骤：步骤一、碳材料基体制备：收集碳材料基体制备用的生物质原料，生物质原料经过碳化、粉碎处理的到生物质活化碳粉体A；步骤二、分散液B制备：石墨烯和碳纳米管在稀酸中混合制成分散液B；步骤三、复合生物质碳前驱体制备：生物质活化碳粉体A和分散液B混合均匀，经过反应、干燥、破碎得到复合生物质碳前驱体C；步骤四、复合生物质碳材料制备：复合生物质碳前驱体C通过碳化得到复合生物质碳材料D；步骤五、复合电极材料：复合生物质碳材料D与金属盐溶液、粘结剂、造孔剂、碳纤维混合，充分搅拌后，进行水浴反应和电脑微波辐射反应，离心、清洗并烘干，在空气中煅烧烘干得到的产物，即可得到多孔复合电极材料。6.根据权利要求5所述的一种超级电容器电极材料的制备方法，其特征在于：所述生物质活化碳粉体A制备方法包括以下步骤：S1、将椰壳、竹木屑、果壳、家畜粪便、棉花秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、水稻秸秆、油菜秸秆、薯类秸秆生物质原料进行除杂、水洗，生物质原料干燥、粉碎成生物质颗粒，生物质颗粒与活化剂、水混合，经过干燥、活化得到初级生物质活化碳；S2、将上述得到的初级生物质活化碳依次进行酸洗‑水洗‑干燥，然后依次碱洗‑水洗‑干燥，粉碎得到生物质活化碳粉体A。2CN115148506A权利要求书2/2页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：所述生物质颗粒与活化剂混合活化的气氛选自在氮气、惰性气体和水蒸气中的一种或几种条件下进行，所述初级生物质活化碳酸洗溶液采用稀硫酸溶液，所述初级生物质活化碳碱洗溶液采用氢氧化钠溶液，所述酸洗、碱洗后采用去离子水