[發明專利]一種電化學電容器極化電極材料的制備方法

有效

• 申請號: 201210544029.7
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN102983006A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王保成;張曉蕓;衛愛麗;李文鳳;李海英;許永霞;賈一鳴
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01G9/042
• 分類號: H01G9/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電化學電容器極化電極材料的制備方法，屬于電化學和新能源材料領域。

背景技術

電化學超級電容器(Electrochemical?Supercapacitor)，又稱超級電容器，是上個世紀90年代發展起來的一種新型儲能裝置，它具有常規物理介質電容器和蓄電池的雙重特性。與傳統電容器相比，其比能量和比電容可提高1000倍以上；與傳統蓄電池相比，其具有充電快、循環壽命長、環境適應性強、無記憶效應、免維護、對環境無污染等優點。超級電容器在環保動力，移動通訊，日常消費電子，電動交通工具，航空航天等領域具有廣泛的應用前景，國家863計劃已將超級電容器的研發作為一項關鍵技術列入發展規劃。

電化學超級電容器通常由三個部分組成，即集電極、極化電極和電解液，其中極化電極的性能優劣最為關鍵。目前用于極化電極的材料主要有三類，分別為碳素材料、金屬氧化物材料和導電聚合物材料。其中碳素材料是目前使用較多的極化電極材料，常見的有普通活性炭、超級活性炭、碳微球和炭黑等。然而，由這些碳素材料作為極化電極的超級電容器的能量密度偏低，在高倍率充放電條件下比電容衰減很快，難以滿足現代設備對超級電容器高比能量、高功率密度和長壽命循環的使用需求。因此，開發適用于超級電容器極化電極的新型的電極材料，研究其界面電化學性能，對于改進超級電容器性能具有十分重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種生產成本低，制備方法簡單，價格便宜，質量輕，比電容量大大提高的電化學電容器極化電極材料的制備方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種電化學電容器極化電極材料的制備方法，包括如下步驟：

(A)選材：采用正交試驗設計法向單位份數的針狀焦內加入5％-25％的金屬氧化物；

(B)摻雜復合：用高溫流化床反應器對步驟(A)選定的材料進行超細顆粒摻雜復合；

(C)高溫處理：用高溫電爐在除氧、高溫600℃條件下煅燒步驟(B)所得材料使之多孔化；

(D)物理修飾：采用超聲波法處理步驟(C)所得的材料；

(E)活化處理：將步驟(D)所得材料與硝酸進行反應；

(F)過濾烘干：用蒸餾水將步驟(E)所得反應液過濾至中性，并在80℃-90℃的條件下烘干，形成具有針狀焦層間填充金屬氧化物結構的多孔電極材料。

作為優選的，所述的金屬氧化物的加入量為15％。

作為優選的，所述的金屬氧化物為在120℃干燥4h處理的二氧化錳。

作為優選的，所述的步驟(E)的活化時間為20-25小時。

作為優選的，所述的活化時間為24小時。

作為優選的，所述的步驟(E)是在加熱的條件下進行，所述的加熱溫度為30℃-70℃。

作為優選的，所述的步驟(E)的硝酸濃度為20％-60％。

作為優選的，所述的步驟(E)的硝酸濃度為40％。

本發明的有益效果是生產成本低，制備方法簡單，價格便宜，質量輕，比電容量得到了大大的提高，功率密度高和使用壽命長。

具體實施方式

(A)選材：采用正交試驗設計法向單位份數的針狀焦內加入5％-25％的金屬氧化物；本實施例的金屬氧化物為的加入量為15％，所述的金屬氧化物為在120℃干燥4h處理的二氧化錳。(B)摻雜復合：用高溫流化床反應器對步驟(A)選定的材料進行超細顆粒摻雜復合；(C)高溫處理：用高溫電爐在除氧、高溫600℃條件下煅燒步驟(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修飾：采用超聲波法處理步驟(C)所得的材料；(E)活化處理：將步驟(D)所得材料與硝酸進行反應，所述的步驟(E)的活化時間為1-25小時，在加熱的條件下進行活化。所述的步驟(E)的硝酸濃度為20％-60％，本實施例的活化時間為24小時，硝酸濃度為40％，在加熱溫度為30℃-70℃的條件下進行活化；(F)過濾烘干：用蒸餾水將步驟(E)所得反應液過濾至中性，并在80℃-90℃的條件下烘干，形成具有針狀焦層間填充金屬氧化物結構的多孔電極材料。

以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用來限定本發明的實施范圍，即凡依本發明所作的均等變化與修飾，皆為本發明權利要求范圍所涵蓋，這里不再一一舉例。