一种电容器用聚合物复合材料的制作方法

文档序号:15360247发布日期:2018-09-05 00:35阅读:121来源:国知局

本发明属于聚合物电容器技术领域,涉及一种基于二硫化钼的聚合物复合材料。



背景技术:

随着人们对石化燃料的依赖,能源危机、环境污染和全球变暖等问题越来越严峻,科学家们一直致力于开发新能源或者新型能源储备技术,来解决人类面临的严峻能源危机。超电容,又称为电化学电容器,因具备比功率高、快速充放电、循环寿命长等优点,已成为最有前途的能量存储设备之一,成为当今研究热点。超级电容器与电池相比具有较高的电池密度,与传统电容器相比具有较高的能量密度,填补了传统电容器和电池之间的空白,满足了人们对新型能源的需求,这将大大推动人类社会生活的发展。目前,超级电容器被广泛应用于移动通讯、电动汽车、国防事业和工业领域。

目前现有技术已经提出了二硫化钼超级电容器的技术,但是目前现有技术中的超级电容器基本都是利用粉末冶金法、水热法或者溶胶凝胶法制备的超级电容器材料,从根本上说这些材料都是由颗粒“凝聚”而成的材料,这种材料质量较大而且比较“脆弱”,非常容易损坏。而众所周知的是,聚合物材料质量轻、韧性好,能够有效保护电容器工作物质,所以如何将两者结合起来是现有技术的难点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种基于二硫化钼的聚合物复合材料,从而克服现有技术的问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种基于二硫化钼的聚合物复合材料,其特征在于:聚合物复合材料是通过以下方法制备的:提供二硫化钼粉末以及银粉末;对二硫化钼粉末以及银粉末进行球磨,得到第一混合粉末;提供空心玻璃微珠;对空心玻璃微珠进行表面处理;对第一混合粉末以及经过表面处理的空心玻璃微珠进行热处理,得到第二混合粉末;提供石墨烯粉末以及abs粉料;将第二混合粉末、石墨烯粉末以及abs粉料投入密炼机进行密炼,得到第一混合物;将第一混合物进行模压成型,得到混合物片材;对混合物片材进行退火处理。

优选地,上述技术方案中,球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为400-500r/min,球磨时间为20-30h。

优选地,上述技术方案中,表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为0.5-1mol/l的koh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠,得到碱处理的空心玻璃微珠;将碱处理的空心玻璃微珠倒入掺杂有硅烷偶联剂的乙醇溶液,并搅拌乙醇溶液;通过过滤得到表面含有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠。

优选地,上述技术方案中,热处理具体为:热处理温度为100-110℃,热处理时间为5-7h。

优选地,上述技术方案中,以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占10-15份,空心玻璃微珠占1-1.5份。

优选地,上述技术方案中,以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占100-150份、石墨烯粉末占5-10份,abs粉料占80-120份。

优选地,上述技术方案中,密炼具体为:密炼机螺杆转速为100-120转/min,密炼温度为240-260℃,密炼时间为2-3h。

优选地,上述技术方案中,模压成型具体为:模压成型温度为240-250℃,成形圧力10-15mpa。

优选地,上述技术方案中,退火处理具体为:退火温度为150-160℃,退火时间为4-5h。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:1、本发明将超级电容器材料与聚合物材料成功的结合起来,提高了超级电容器的抗弯强度。2、为了提高材料的电导率,在材料中加入了石墨烯,并通过工艺优化,解决了石墨烯与基体材料不能顺利混合的问题。3、加入了玻璃微珠,增强了超级电容器材料与聚合物材料的共混。

具体实施方式

除非另有其它明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。

实施例1

聚合物复合材料是通过以下方法制备的:提供二硫化钼粉末以及银粉末;对二硫化钼粉末以及银粉末进行球磨,得到第一混合粉末;提供空心玻璃微珠;对空心玻璃微珠进行表面处理;对第一混合粉末以及经过表面处理的空心玻璃微珠进行热处理,得到第二混合粉末;提供石墨烯粉末以及abs粉料;将第二混合粉末、石墨烯粉末以及abs粉料投入密炼机进行密炼,得到第一混合物;将第一混合物进行模压成型,得到混合物片材;对混合物片材进行退火处理。球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为400r/min,球磨时间为30h。表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为0.5mol/l的koh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠,得到碱处理的空心玻璃微珠;将碱处理的空心玻璃微珠倒入掺杂有硅烷偶联剂的乙醇溶液,并搅拌乙醇溶液;通过过滤得到表面含有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠。热处理具体为:热处理温度为100℃,热处理时间为7h。以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占15份,空心玻璃微珠占1份。以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占100份、石墨烯粉末占5份,abs粉料占80份。密炼具体为:密炼机螺杆转速为100转/min,密炼温度为260℃,密炼时间为2h。模压成型具体为:模压成型温度为240℃,成形圧力15mpa。退火处理具体为:退火温度为150℃,退火时间为5h。

实施例2

聚合物复合材料是通过以下方法制备的:提供二硫化钼粉末以及银粉末;对二硫化钼粉末以及银粉末进行球磨,得到第一混合粉末;提供空心玻璃微珠;对空心玻璃微珠进行表面处理;对第一混合粉末以及经过表面处理的空心玻璃微珠进行热处理,得到第二混合粉末;提供石墨烯粉末以及abs粉料;将第二混合粉末、石墨烯粉末以及abs粉料投入密炼机进行密炼,得到第一混合物;将第一混合物进行模压成型,得到混合物片材;对混合物片材进行退火处理。球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为500r/min,球磨时间为20h。表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为1mol/l的koh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠,得到碱处理的空心玻璃微珠;将碱处理的空心玻璃微珠倒入掺杂有硅烷偶联剂的乙醇溶液,并搅拌乙醇溶液;通过过滤得到表面含有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠。热处理具体为:热处理温度为110℃,热处理时间为5h。以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占10份,空心玻璃微珠占1.5份。以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占150份、石墨烯粉末占10份,abs粉料占120份。密炼具体为:密炼机螺杆转速为120转/min,密炼温度为240℃,密炼时间为3h。模压成型具体为:模压成型温度为250℃,成形圧力10mpa。退火处理具体为:退火温度为160℃,退火时间为4h。

实施例3

聚合物复合材料是通过以下方法制备的:提供二硫化钼粉末以及银粉末;对二硫化钼粉末以及银粉末进行球磨,得到第一混合粉末;提供空心玻璃微珠;对空心玻璃微珠进行表面处理;对第一混合粉末以及经过表面处理的空心玻璃微珠进行热处理,得到第二混合粉末;提供石墨烯粉末以及abs粉料;将第二混合粉末、石墨烯粉末以及abs粉料投入密炼机进行密炼,得到第一混合物;将第一混合物进行模压成型,得到混合物片材;对混合物片材进行退火处理。球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为450r/min,球磨时间为25h。表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为0.8mol/l的koh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠,得到碱处理的空心玻璃微珠;将碱处理的空心玻璃微珠倒入掺杂有硅烷偶联剂的乙醇溶液,并搅拌乙醇溶液;通过过滤得到表面含有硅烷偶联剂的空心玻璃微珠。热处理具体为:热处理温度为105℃,热处理时间为6h。以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占12份,空心玻璃微珠占1.3份。以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占130份、石墨烯粉末占8份,abs粉料占100份。密炼具体为:密炼机螺杆转速为110转/min,密炼温度为250℃,密炼时间为2.5h。模压成型具体为:模压成型温度为245℃,成形圧力13mpa。退火处理具体为:退火温度为155℃,退火时间为4.5h。

实施例4

与实施例3不同的是:不提供空心玻璃微珠。

实施例5

与实施例3不同的是:不对空心玻璃微珠进行表面处理。

实施例6

与实施例3不同的是:不对第一混合粉末以及经过表面处理的空心玻璃微珠进行热处理。

实施例7

与实施例3不同的是:不提供石墨烯粉末。

实施例8

与实施例3不同的是:球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为350r/min,球磨时间为40h。

实施例9

与实施例3不同的是:球磨具体为:球磨在真空条件下进行,球磨机转速为550r/min,球磨时间为15h。

实施例10

与实施例3不同的是:表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为2mol/l的koh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠。

实施例11

与实施例3不同的是:表面处理为:将空心玻璃微珠放入烘箱内干燥;利用浓度为1mol/l的naoh溶液清洗干燥之后的空心玻璃微珠。

实施例12

与实施例3不同的是:热处理具体为:热处理温度为120℃,热处理时间为4h。

实施例13

与实施例3不同的是:热处理具体为:热处理温度为90℃,热处理时间为8h。

实施例14

与实施例3不同的是:以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占20份,空心玻璃微珠占1.3份。

实施例15

与实施例3不同的是:以重量份计,在第一混合粉末中,第一混合粉末占13份,空心玻璃微珠占4份。

实施例16

与实施例3不同的是:以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占180份、石墨烯粉末占8份,abs粉料占100份。

实施例17

与实施例3不同的是:以重量份计,在第一混合物中,第二混合粉末占130份、石墨烯粉末占15份,abs粉料占150份。

实施例18

与实施例3不同的是:密炼具体为:密炼机螺杆转速为150转/min,密炼温度为250℃,密炼时间为2.5h。

实施例19

与实施例3不同的是:密炼具体为:密炼机螺杆转速为110转/min,密炼温度为230℃,密炼时间为1.5h。

实施例20

与实施例3不同的是:模压成型具体为:模压成型温度为260℃,成形圧力5mpa。

实施例21

与实施例3不同的是:模压成型具体为:模压成型温度为230℃,成形圧力20mpa。

实施例22

与实施例3不同的是:退火处理具体为:退火温度为170℃,退火时间为3h。

实施例23

与实施例3不同的是:退火处理具体为:退火温度为130℃,退火时间为6h。

对实施例1-23制备的电容器测试抗弯强度、比电容以及电导率,电导率的测试方法依据四探针方法,比电容的测试方法是现有技术。本发明的比电容是指在电流密度6a/g的情况下,测试比电容。为了便于比较,所有测试结果都基于实施例1进行归一化。

表1

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式,并且很显然,根据上述教导,可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用,从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

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