[發明專利]炭基電極材料及其制備方法、超級電容器

有效

• 申請號: 201310400894.9
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN104425136B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 王宏宇;鄭程;齊力
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01G11/42
• 分類號: H01G11/42;H01G11/86
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

本發明提供了一種炭基電極材料及其制備方法、超級電容器，將中間相炭微球在惰性氣氛或還原性氣氛中、0℃～600℃處理，即可得到炭基電極材料。與現有技術相比，本發明以經過加熱處理的中間相炭微球作為電極材料，首先，加熱處理可除去中間相炭微球中的有機類物質，使得到的炭基電極材料結構緊致，振實密度增大；其次，該炭基電極材料的比表面積較小，相應的，其表面上的活性官能團的量很少，從而使這些官能團對電解液不可逆分解的催化作用可得到有效抑制，進而穩定了該電極材料與電解液界面，提高了電荷（離子）存儲的可逆程度，有效提高超級電容器的工作電壓和比電容；再次，該炭基電極材料經過加熱處理即可得到，制備方法簡單易操作。

技術領域

本發明屬于電容器技術領域，尤其涉及炭基電極材料及其制備方法、超級電容器。

背景技術

為了緩解日益嚴重的能源危機和環境問題，世界各國政府都在大力推進新能源汽車產業的發展，如電動汽車。但是電動汽車目前所面臨的最大挑戰就是電能儲存裝置，無論是鉛酸電池、鋰電池，還是燃料電池，均存在成本高、壽命短、續駛里程短和充電時間長等問題，因此，人們對電動汽車的電存儲裝置提出了低成本、高容量、長壽命及高安全等要求。

近年來，一種新型、高效、實用的能量儲存裝置—超級電容器備受關注，有望成為新一代電動汽車的主要電能儲存裝置。超級電容器由正極、負極、電解液和介于正負極之間的隔膜組成，又成為超大容量電容器、電化學電容器、雙電層電容器、黃金電容、儲能電容或法拉電容，是20世紀七八十年代發展起來的一種兼具傳統電容器和二次電池這兩種儲能裝置優點的新能儲能裝置，其容量可達幾百至上千法拉。與傳統的電容器和二次電池相比，超級電容器儲存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對環境無污染、循環壽命長、使用范圍寬、安全性高等特點，它的出現填補了傳統電容器和二次電池之間的空白。事實上，超級電容器不僅在電動汽車上具有巨大的潛在應用價值，在通信、航天、國防等方面作為高沖電流發生器也將發揮重要作用，因此超級電容器已經成為人們研究的熱點。

電極是超級電容器的核心部件，由活性物質和導電骨架組成，正負極活性物質是產生電能的源泉，是決定電池基本特性的重要組成部分。碳材料因其價廉易得、工作溫度范圍寬、比表面積可控、孔隙結構發達、化學穩定性高、生產工藝成熟、對環境友好等優點被廣泛應用于制備電極材料。

現在使用最多的炭基電極材料包括活性炭、活性碳纖維、炭氣凝膠、碳納米管和模板炭，主要通過化學氣相沉積法、模板法和高溫熱解等。然而這些方法或者步驟繁瑣、過程復雜，或者條件苛刻，限制了其在超級電容器中的進一步應用和大規模推廣。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種炭基電極材料及其制備方法、超級電容器，該炭基電極材料制備方法簡單。

本發明提供了一種炭基電極材料，由中間相炭微球在惰性氣氛或還原性氣氛中、0℃～600℃條件下處理得到。

優選的，所述炭基電極材料的比表面積為0.01～10m²/g。

本發明還提供了一種炭基電極材料的制備方法，包括以下步驟：

將中間相炭微球在惰性氣氛或還原性氣氛中、0℃～600℃處理，得到炭基電極材料。

優選的，所述處理的溫度為60℃～600℃。

優選的，所述處理的溫度為300℃～500℃。

優選的，所述處理的時間為2～12h。

優選的，所述惰性氣氛選自氦氣、氬氣與氮氣中的一種或幾種。

優選的，所述還原性氣氛為氫氣與惰性氣體的混合氣體。

優選的，所述氫氣的含量為混合氣體體積的5%～20%。