一种多孔碳电极材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102280262A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102280262A(43)申请公布日2011.12.14(21)申请号201110028428.3(22)申请日2011.01.24(71)申请人青岛大学地址266071山东省青岛市市南区宁夏路308号(72)发明人郭培志赵修松顾毅雷志斌(51)Int.Cl.H01G9/042(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种多孔碳电极材料及其制备方法(57)摘要一种应用碳化蔗糖制备高比表面、大电容、电容循环稳定性好的多孔碳材料的方法。本发明主要包括以下3个方面1)选用蔗糖为原料价廉、化学纯度高、易于购买；2)选用98％的浓硫酸对蔗糖进行预处理预处理后的样品分别在在600℃、700℃、800℃、900℃下通氮气碳化90min得到多孔碳样品；3)选取质量浓度为30％的KOH水溶液为电解夜，样品利用循环伏安法，计时电位法对制得的多孔碳样品进行测试，在100mA/g的电流密度下，得到232.6F/g的大电容；在1A/g的电流密度下循环1000次后，其电容损失率小于5％。测试结果表明蔗糖在800℃下所制得的多孔碳样品电极的电容大，循环稳定性好。CN10286ACCNN110228026202280267A权利要求书1/1页1.本发明是一种多孔碳电极材料的制备其特征在于选用蔗糖作为原料廉价化学纯度高、易于购买。2.如权利要求1所述的一种多孔碳电极材料的制备，其特征在于，将蔗糖、水、浓H2SO4按照入质量比为5∶10∶1混合，先在振荡器上室温振荡2h，然后放在100℃烘箱中加热4h，以除去水分，150℃保持2h。3.如权利要求1，2所述的一种多孔碳电极材料的制备，其特征在于，将处理过的蔗糖直接在600-900℃下利用氮气保护碳化5h得到多孔碳样品。4.如权利要求1，2，3所述的一种多孔碳的制备，其特征在于，选用30％的KOH水溶液为电解液进行电化学测试。5.如权利要求1，2，3，4所述的一种多孔碳的制备，其特征在于碳化800℃得到的多孔碳制成电极片在100mA/g的电流密度下电容可达232.6F/g。6.如权利要求5所述的一种多孔碳电极材料的制备，其特征在于，在1A/g的电流密度下循环1000次后，其电容损失率小于5％。2CCNN110228026202280267A说明书1/3页一种多孔碳电极材料及其制备方法技术领域：[0001]本发明属于电化学和新能源材料领域，涉及一种以蔗糖为原料制备多孔碳电极材料的方法，电极材料用于超级电容器。背景技术[0002]电化学电容器又名超级电容器，分为双电层超级电容器和赝电容超级电容器两类，是一种介于普通电容器与二次电池之间的新型储能器件，特点是比能量大于传统电容器，比功率高于电池，可快速充、放电，循环寿命长，低温性能好。高性能的双电层电容器在移动通讯、航空航天、电动汽车和国防等方面具有广阔的应用前景。双电层电容器电极材料应当具有利于电荷积累的大表面和便于电解液润湿及离子快速运动的孔结构。因而，决定电化学电容器性能最根本因素之一是电极材料，而活性碳材料具有发达的微孔结构，巨大的比表面积和优良的吸附性能，便于电解液的浸润，有利于电荷的积累，因而电化学稳定性良好，并且对环境无毒，是电化学电容器中应用最广泛的材料之一。国内外一直在大力研究开发以生物材料为原料制备不同活性炭，例如通过热解生物原料，如木材，煤，泥炭，椰子和其他农产品废弃物。由于大部分生物原料受地域及气候等自然环境的影响，原料不容易买到而且电容量不高难以满足现代电极材料和电动力发展的要求。因此研究采用价廉、化学纯度高、易于购买的蔗糖作原料制备多孔碳电极材料不仅具有环境保护，而且具有经济效益的双层意义。发明内容：[0003]本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足之处，提供一种利用碳化蔗糖制备多孔碳电极材料及其制备方法。[0004]具体的制备步骤如下：[0005](1)多孔碳制备[0006]将蔗糖、水、浓H2SO4按照一定的比例混合，在振荡器上室温振荡2h，然后放入到100℃烘箱中加热4h，以除去水分，150℃保持2h，然后分别放入在600℃、700℃、800℃、900℃下的管式电阻炉中氮气氛围碳化300分钟制成多孔碳，分别记作C-1、C-2、C-3、C-4。[0007](2)多孔碳电极的制备[0008]选用水系电解液浓度为30％的氢氧化钾(KOH)溶液；质量百分比为60％的聚四氟乙烯(PTFE)乳液为粘结剂；泡沫镍裁为1×1cm尺寸的块状；将所制备的多孔碳样品C-1、C-2、C-3、C-4分别研磨成粉末，按多孔碳∶导电石墨∶PTFE乳液为0.85∶0.1∶0.05的质量比例称取后混合均匀形成粘性泥状物；将粘性泥状物转移到铝箔