一种超级电容器的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器的制备方法。
【背景技术】
[0002]多孔炭与活性炭具有相似的性能，例如高比表面积和发达的孔隙结构，被广泛应用于超级电容器电极材料。然而前驱体的选择与制备方法对于多孔炭的孔道结构及多孔炭作为超级电容器电极材料的电化学性能具有非常重要的影响。目前商用的多孔炭按原料不同主要分为三类:石油系、煤系和生物质系多孔炭；制备方法主要有物理活化法、化学活化法和模板法。随着不可再生的化石燃料的日益枯竭，例如煤、石油等，以及其燃烧过程中所产生的大量有害气体，加剧了环境的污染，因此生物质作为可持续发展的炭质前驱体是开发新型高效的超级电容器电极材料的新方向。同时，在制备方法中，物理活化法、化学活化法和模板法均需要辅助试剂，而造成浪费能源，以至于产品的价格较高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种超级电容器的制备方法。该方法制备过程简单，无需任何辅助试剂，环境污染小，并且易于实现工业化生产，同时生产的多孔炭具有高比表面积和发达孔隙结构，孔道为分级孔道结构，多孔炭能够表现出较高的比电容。
[0004]为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案:
一种超级电容器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
(1)将海藻酸盐基多孔炭、导电炭黑和粘结剂按照质量比为8:1:1的比例混合均匀得混合液，然后在混合液中滴加无水乙醇并进行超声震荡lh，调至浆状，为浆料；
(2)然后将浆料在压膜机上成型，制备得到厚度为60μ m炭薄膜，然后采用冲片机将炭薄膜冲成径为14 mm的薄膜；
(3)将步骤(2)得到的薄膜与厚度为14mm的泡沫镍利用模具在压片机上以15MPa的压力将二者压制成圆形电极片；
(4)将步骤(3)得到的电极片置于120°C真空干燥箱内干燥12h，得到电极片成品；
(5)取步骤(4)得到的2各质量相等的电极片走位两个电极，以聚丙稀膜为隔膜，以6M的KOH水溶液为电解液，装配成超级电容器。
[0005]作为优选，所述步骤(I)的粘结剂为质量分数为10%的PTFE乳液。
[0006]作为优选，步骤(I)中的海藻酸盐基多孔炭由以下步骤制备而成:将海藻酸盐置于管式炉中，在氮气保护气氛下以l_10°C/min的升温速度升至500-900°C，保温1-1Oh,自然降温到室温，得到高比面积的海藻酸盐基多孔炭。
[0007]作为优选，所述海藻酸盐为海藻酸钠、海藻酸钾或海藻酸钙。
[0008]作为优选，步骤(I)中的海藻酸盐基多孔炭由以下步骤制备而成:将海藻酸盐置于管式炉中，在氮气保护气氛下以2_4°C/min的升温速度升至600-650°C，保温2-2.5h,自然降温到室温，得到高比面积的海藻酸盐基多孔炭。
[0009]本发明与现有技术相比，有益效果是:
1)本发明采用的原料价格便宜，广泛存在于海藻中；
2)在多孔炭的制备过程中无需添加任何辅助试剂；
3)多孔炭制备工艺简单、可控以及易于实现工业化生产；
4)多孔炭装配的超级电容器具有高的比电容。
【附图说明】
[0010]图1为实施例1所制得的海藻酸钠基多孔炭的扫描电子显微镜照片；
图2为实施例1所制得的海藻酸钠基多孔炭的高倍率透射显微镜照片；
图3为实施例1所制得的海藻酸钠基多孔炭的N2吸脱附曲线；
图4为实施例1所制得的海藻酸钠基多孔炭的孔径分布图；
图5为实施例1所制得的超级电容器的倍率性能和循环性能图。
【具体实施方式】
[0011]下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
[0012]如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
[0013]实施例1:
将30g商用的海藻酸钠置于管式炉中，在氮气保护气氛下以2 V /min的升温速度升至800°C，保温2 h后，自然降温到室温，得到海藻酸钠基多孔炭。通过扫描电子显微镜(见图1)和透射电子显微镜(见图2)观察，海藻酸钠基多孔炭具有分级的孔道结构，即拥有微孔-中孔-大孔结构。海藻酸钠基多孔炭的N2吸脱附曲线和孔径分布图(见图3和图4)表明其比表面积为1919 m2/g;
然后将上述步骤所得的海藻酸钠基多孔炭与Carbot VXC-72U0%的PTFE(聚四氟乙烯)乳液按质量比为8:1:1的比例混和，后在混合液中滴加无水乙醇并进行超声震荡I h调至浆状。后将料浆在压膜机上成型，制备得到均匀的厚度为60 μ m炭薄膜。再次利用冲片机将炭薄膜冲成径为13 mm的薄膜，后与13 mm的泡沫镍利用模具在压片机上以15 MPa压制成圆形电极片。最后将炭电极片置于120° C真空干燥箱内干燥12 h;
再将上述步骤中两个质量相等的、干燥的圆形电极片分别为两个电极，以聚丙稀膜为隔膜，以6 M KOH水溶液为电解液，装配成R2430型超级电容器。该超级电容器在电流密度为0.05 A/g下，比电容为230 F/g;电流密度为40 A/g下，比电容为178.1 F/g (见图5)。超级电容器在电流密度为40 A/g下，循环10000后，容量保持率高达99.7% (见图5)。
[0014]实施例2:
本实施例过程与实施例1相同，不同之处在于:将步骤I中的升温速度由2°c /min改为8°C/min、升温至800°C改为720°C、保温2 h改为I h，最终得到海藻酸钠基多孔炭的的比表面积为2063 m2/g ;所得的超级电容器在电流密度为0.05 A/g下，比电容为241 F/g ；电流密度为40 A/g下，比电容为175.2 F/g。在电流密度为40 A/g下，循环5000后，超级电容器的容量保持率高达99.3%。
[0015]实施例3:
将27g商用的海藻酸钾置于管式炉中，在氮气保护气氛下以5°C /min的升温速度升至850°C，保温4h后，自然降温到室温，得到海藻酸钾基多孔炭。海藻酸钠基多孔炭的比表面积为1973 m2/g ;
然后将上述步骤所