一种高导电电极材料的制备方法

文档序号:8413825阅读:165来源:国知局
一种高导电电极材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电极材料技术领域,具体涉及一种高导电电极材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]气候变暖、环境污染和能源短缺是当前人类面临的重大挑战,研制绿色、可再生的能源存储器件是摆在人类面前的重要课题。超级电容器作为一种新型绿色能源存储器件,具有比传统电容器大得多的能量密度和比电池高得多的功率密度,在交通、移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域具有极其广阔的应用前景。例如,在高性能电动汽车方面,将超级电容器和电池、燃料电池并联,正常工作状态由电池提供能量,在需要脉冲能量时由超级电容器供给,从而可以延长电池的使用寿命,同时还可以储存系统中的过剩能量,使电源整体性能得以提高。
[0003]石墨材料具有加工精度高和表面效果好的优点,特别是在精密、复杂、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有着较大的优势。石墨材料与铜相比,有着消耗少、放电速度快、重量轻以及热膨胀系数小等优越性,因此逐渐替代铜电极成为放电加工材料的主流。多孔炭的吸附性能在很大程度上决定于孔结构特征,根据超级电容对吸附剂性能的要求对多孔炭的孔结构进行调控,定向制备多孔炭,将成为超级电容多孔炭研究领域的热点。多孔炭的原料特性、制备方法和工艺均能改变多孔炭的性能。通过选择多孔炭的前驱体或对原料进行改性,采用化学活化法、物理活化法或物理化学方法,能控制多孔炭的孔结构。
[0004]常规的超级电容器制作通常采用湿法,即用高比表面积的微粉多孔炭和炭黑等导电剂与有机胶粘剂,在水或有机溶剂中混合调浆,涂敷在金属集电极上制作成电极;尽管这种方法简单易行,但由于多孔炭的微观孔洞构造的不均匀性,其中大中孔占多数,加之导电性差等原因,超级电容实际有效孔洞的利用率低,电极材料的比容量较低。目前超高比表面积多孔炭材料的BET比表面积可以达到3500m2jg左右,但由于炭材料的BET比表面积利用率较低,超级电容器的能比只有0.8?3.5Wh/kg,很难超过5Wh/’ kg的瓶颈,因此如何提高多孔炭孔的利用率是提高超级电容比能量的有效途径。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种高导电电极材料的制备方法,使超级电容器电极材料导电良好、电容器等效内阻低,具有较高的能量密度和功率密度,从而使器件可以具有良好的倍率性能,制备工艺简单,成本低,适宜于工业化生产。
[0006]本发明采取的技术方案为:
一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制作含氮多孔炭前驱体:水热处理:重量比为8:2-3:1的的果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌溶于去离子水中,控制温度为170-180°C,水热处理14-16h ;
(2)干燥保温:将含氮多孔炭前驱体放到烘箱,控制温度为140-180°C,保温4-6h;
(3)球磨:取多孔炭和导电剂按照重量比10:1混合均匀,在球磨机内进行球磨60-80min,形成单体粒度为0.5-0.6微米的复合颗粒;
(4)制电极材料:在惰性气体保护下煅烧,按照升温速率为10°C /分钟,升高温度为800-1000oC,保温2-4h,经盐酸和水洗涤至用硝酸银检测无氯离子为止,干燥。
[0007]上述步骤(3)中导电剂为粒度小于5um的高导电炭黑或高导电纳米炭片。
[0008]上述步骤(4)中惰性气体为氩气、氮气或者氦气。
[0009]本发明的有益效果为:
本发明采用果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌为原料制备前驱体,多孔炭的炭化温度低,节省能源,多孔炭孔结构和孔分布使超级电容器电极材料导电良好、电容器等效内阻低,具有较高的能量密度和功率密度,从而使器件可以具有良好的倍率性能,制备工艺简单,成本低,适宜于工业化生产。
【具体实施方式】
[0010]实施例1
一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制作含氮多孔炭前驱体:水热处理:重量比为8:2:1的的果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌溶于去离子水中,控制温度为170°C,水热处理16h ;
(2)干燥保温:将含氮多孔炭前驱体放到烘箱,控制温度为140°C,保温6h;
(3)球磨:取多孔炭和粒度小于5um的高导电炭黑或高导电纳米炭片按照重量比10:1混合均勻,在球磨机内进行球磨60min,形成单体粒度为0.5-0.6微米的复合颗粒;
(4)制电极材料:在氩气保护下煅烧,按照升温速率为10°C/分钟,升高温度为800°C,保温4h,经盐酸和水洗涤至用硝酸银检测无氯离子为止,干燥。
[0011]实施例2
一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(O制作含氮多孔炭前驱体:水热处理:重量比为8:3:1的的果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌溶于去离子水中,控制温度为180°C,水热处理14h ;
(2)干燥保温:将含氮多孔炭前驱体放到烘箱,控制温度为180°C,保温4h;
(3)球磨:取多孔炭和粒度小于5um的高导电炭黑或高导电纳米炭片按照重量比10:1混合均勻,在球磨机内进行球磨80min,形成单体粒度为0.5-0.6微米的复合颗粒;
(4)制电极材料:在氦气保护下煅烧,按照升温速率为10°C/分钟,升高温度为1000°C,保温2h,经盐酸和水洗涤至用硝酸银检测无氯离子为止,干燥。
【主权项】
1.一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤: (1)制作含氮多孔炭前驱体:水热处理:重量比为8:2-3:1的的果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌溶于去离子水中,控制温度为170-180°C,水热处理14-16h ;(2)干燥保温:将含氮多孔炭前驱体放到烘箱,控制温度为140-180°C,保温4-6h; (3)球磨:取多孔炭和导电剂按照重量比10:1混合均匀,在球磨机内进行球磨60-80min,形成单体粒度为0.5-0.6微米的复合颗粒; (4)制电极材料:在惰性气体保护下煅烧,按照升温速率为10°C/分钟,升高温度为800-1000oC,保温2-4h,经盐酸和水洗涤至用硝酸银检测无氯离子为止,干燥。
2.根据权利要求1所述的一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中导电剂为粒度小于5um的高导电炭黑或高导电纳米炭片。
3.根据权利要求1所述的一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中惰性气体为氩气、氮气或者氦气。
【专利摘要】本发明公开了一种高导电电极材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)制作含氮多孔炭前驱体;(2)干燥保温;(3)球磨;(4)制电极材料。本发明采用果糖、氨基葡萄糖盐酸盐和氯化锌为原料制备前驱体,多孔炭的炭化温度低,节省能源,多孔炭孔结构和孔分布使超级电容器电极材料导电良好、电容器等效内阻低,具有较高的能量密度和功率密度,从而使器件可以具有良好的倍率性能,制备工艺简单,成本低,适宜于工业化生产。
【IPC分类】H01G11-34
【公开号】CN104733188
【申请号】CN201310719610
【发明人】于桂菊
【申请人】于桂菊
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年12月24日
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