本发明属于电池电极制备技术领域，具体涉及一种改性超级电容电极的制备方法。
背景技术
超级电容，是一种介于传统电容器和电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷存储电能。随着超级电容的大范围普及和使用，超级电容的缺陷也日益凸显，目前超级电容具有以下缺陷：1、目前超级电容的电机吸附电荷能力较弱，导电性能和散热性能差；2、电容内部的电荷活跃度低，导致其工作效率低下，为使用带来严重的不便；3、电容电极的比能量密度、比功率密度低，循环使用寿命短，导致电气上的电容需要频繁更换，从而造成资源浪费，并产生经济负担。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种有效增强电极的导电性、导热性，有效提高电容电极吸附电荷的性能，有效提成电容电极的比能量密度、比功率密度、延长电极循环使用寿命的改性超级电容电极的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将间苯二酚溶液或对苯二酚溶液、甲醛溶液或糠醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌1-3h得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的0.5％-100％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为20nm-120nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为1500r/min-2500r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃-1500℃，然后施加300v-500v的电压反应1h-48h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明将添加剂按一定比例加入制备电容电极的浆料中，从而使得添加剂充分填充到电容电极的缝隙中，有效提升电极的比能量密度、比功率密度，同时增强电容电极吸附电荷的性能，从而增强电容电极的导电性和导热性；
2、本发明在电容电极中引入的碳纳米角和/或碳洋葱对电荷具有很好的吸附性能，且有效促进电容内部电荷的循环，有效提高超级电容的循环使用寿命；
3、本发明中的添加剂以石墨棒作为电极采用电弧法制备作为制作锂离子电池电极的添加剂，并通过渗氮处理对添加剂引入碳氮键，从而提高添加剂的活性，进而使得改性后的添加剂对电极等导电性和耐用性给予提高；
总之，本发明具有有效增强电极的导电性、导热性，有效提高电容电极吸附电荷的性能，有效提成电容电极的比能量密度、比功率密度、延长电极循环使用寿命的优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将间苯二酚溶液、甲醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌1得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的0.5％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为20nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为1500r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至400℃，然后施加300v的电压反应20h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氮气。
实施例2
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将对苯二酚溶液、糠醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌h得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的100％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为120nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为2500r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至1500℃，然后施加500v的电压反应48h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氨气。
实施例3
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将间苯二酚溶液或对苯二酚溶液、甲醛溶液或糠醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌2h得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的50％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为100nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为2000r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至500℃，然后施加350v的电压反应24h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氮气、氨气的混合气体。
实施例4
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将间苯二酚溶液或对苯二酚溶液、甲醛溶液或糠醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌1-3h得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的20％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为70nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为1800r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至800℃，然后施加450v的电压反应1h-48h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体。
实施例5
一种改性超级电容电极的制备方法，以改性碳洋葱、碳纳米角中的任一种或两者的混合物作为添加剂添加到超级电容电极浆料中，其具体做法如下：
步骤1、将间苯二酚溶液或对苯二酚溶液、甲醛溶液或糠醛溶液、催化剂与蒸馏水混合，均匀搅拌制得电容电极浆料；
步骤2、向步骤1中制得的电容电极浆料中添加一定质量百分比的前述添加剂在真空环境下高速搅拌1-3h得到初始液；
步骤3、将经步骤2制得的初始液晶凝胶处理、干燥处理、碳化热处理以及压片后制得超级电容电极。
进一步，所述步骤2中添加的添加剂为电容电极浆料质量的50％。
进一步，所述添加剂的粒径尺寸为80nm。
进一步，所述步骤2中的搅拌速度为2000r/min。
进一步，所述添加剂的具体制备过程为：
s51、以石墨棒作为电弧法制备添加剂的阴阳极，将2根石墨棒的阴阳两极相对放置在反映媒介中，通入1.5千安的高压电流进行直流电弧放电，制得石墨棒的阳极产物即为添加剂；
s52、将步骤s51制得添加剂放入石英管的恒温区通入气氛后加热至1200℃，然后施加400v的电压反应30h得到改性添加剂。
进一步，所述步骤s51中反映媒介为液氮、液氩或水中的任一种；
优选的，所述步骤s51中反映媒介为液氮或液氩时，石墨棒的阳极产物为碳纳米角；
优选的，所述步骤s51中反应媒介为水时，石墨棒的阳极产物为碳洋葱。
进一步，所述步骤s52中的气氛为氮气、氨气中的任一种或二者的混合气体。
本发明按电容电极浆料质量百分比加入粒径在20nm-120nm的碳纳米角或碳洋葱作为添加剂，使得添加剂充分填充到电极的缝隙中，从而提高电极的比能量密度和比功率密度，有效增强电极的导电性能和导热性能。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。