专利名称：一种电化学电容器极化电极材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，属于电化学和新能源材料领域。
背景技术：
电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitor),又称超级电容器，是上个世纪90年代发展起来的一种新型储能装置，它具有常规物理介质电容器和蓄电池的双重特性。与传统电容器相比，其比能量和比电容可提高1000倍以上；与传统蓄电池相比，其具有充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。超级电容器在环保动力，移动通讯，日常消费电子，电动交通工具，航空航天等领域具有广泛的应用前景，国家863计划已将超级电容器的研发作为一项关键技术列入发展规划。电化学超级电容器通常由三个部分组成，即集电极、极化电极和电解液，其中极化电极的性能优劣最为关键。目前用于极化电极的材料主要有三类，分别为碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中碳素材料是目前使用较多的极化电极材料，常见的有普通活性炭、超级活性炭、碳微球和炭黑等。然而，由这些碳素材料作为极化电极的超级电容器的能量密度偏低，在高倍率充放电条件下比电容衰减很快，难以满足现代设备对超级电容器高比能量、高功率密度和长寿命循环的使用需求。因此，开发适用于超级电容器极化电极的新型的电极材料，研究其界面电化学性能，对于改进超级电容器性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量大大提高的电化学电容器极化电极材料的制备方法。本发明是通过以下技术方案实现的一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，包括如下步骤(A)选材采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5% -25%的金属氧化物；(B)掺杂复合用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理用高温电炉在除氧、高温600°C条件下煅烧步骤⑶所得材料使之多孔化；(D)物理修饰采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；(F)过滤烘干用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80°C _90°C的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。作为优选的，所述的金属氧化物的加入量为15%。
作为优选的，所述的金属氧化物为在120°C干燥4h处理的二氧化锰。作为优选的，所述的步骤(E)的活化时间为20-25小时。作为优选的，所述的活化时间为24小时。作为优选的，所述的步骤(E)是在加热的条件下进行，所述的加热温度为300C -70O。作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为20% -60%。作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为40%。本发明的有益效果是生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量得到了大大的提高，功率密度高和使用寿命长。
具体实施例方式⑷选材采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5% -25%的金属氧化物；本实施例的金属氧化物为的加入量为15%，所述的金属氧化物为在120°C干燥4h处理的二氧化锰。(B)掺杂复合用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理用高温电炉在除氧、高温600°C条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修饰采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应，所述的步骤(E)的活化时间为1-25小时，在加热的条件下进行活化。所述的步骤(E)的硝酸浓度为20%-60%，本实施例的活化时间为24小时，硝酸浓度为40%，在加热温度为30°C -70°C的条件下进行活化；(F)过滤烘干用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80°C -90°C的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，SP凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。
权利要求
1.一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(A)选材采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5%-25%的金属氧化物； (B)掺杂复合用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合； (C)高温处理用高温电炉在除氧、高温600°C条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化； (D)物理修饰采用超声波法处理步骤(C)所得的材料； (E)活化处理将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应； (F)过滤烘干用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80°C-90°C的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述的金属氧化物的加入量为15%。
3.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述的金属氧化物为在120°C干燥4h处理的二氧化锰。
4.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(E)的活化时间为1-25小时。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的活化时间为24小时。
6.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(E)是在加热的条件下进行。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的加热温度为30°C-70°C。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(E)的硝酸浓度为20% -60%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(E)的硝酸浓度为40%。
全文摘要
本发明公开了一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，包括如下步骤(A)选材采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；(B)掺杂复合用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修饰采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；(F)过滤烘干用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干。本发明的有益效果是生产成本低，制备方法简单，比电容量得到很大的提高，功率密度高、使用寿命长。
文档编号H01G9/042GK102983006SQ201210544029
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者王保成, 张晓芸, 卫爱丽, 李文凤, 李海英, 许永霞, 贾一鸣 申请人:太原理工大学