[發明專利]一種高導電電極材料的制備方法

在審

• 申請號: 201310719610.2
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN104733188A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 于桂菊
• 申請（專利權）人: 于桂菊
• 主分類號: H01G11/34
• 分類號: H01G11/34
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于電極材料技術領域，具體涉及一種高導電電極材料的制備方法。

背景技術

氣候變暖、環境污染和能源短缺是當前人類面臨的重大挑戰，研制綠色、可再生的能源存儲器件是擺在人類面前的重要課題。超級電容器作為一種新型綠色能源存儲器件，具有比傳統電容器大得多的能量密度和比電池高得多的功率密度，在交通、移動通訊、信息技術、航空航天和國防科技等領域具有極其廣闊的應用前景。例如，在高性能電動汽車方面，將超級電容器和電池、燃料電池并聯，正常工作狀態由電池提供能量，在需要脈沖能量時由超級電容器供給，從而可以延長電池的使用壽命，同時還可以儲存系統中的過剩能量，使電源整體性能得以提高。

石墨材料具有加工精度高和表面效果好的優點，特別是在精密、復雜、薄壁、高硬材料的模具型腔加工中有著較大的優勢。石墨材料與銅相比，有著消耗少、放電速度快、重量輕以及熱膨脹系數小等優越性，因此逐漸替代銅電極成為放電加工材料的主流。多孔炭的吸附性能在很大程度上決定于孔結構特征，根據超級電容對吸附劑性能的要求對多孔炭的孔結構進行調控，定向制備多孔炭，將成為超級電容多孔炭研究領域的熱點。多孔炭的原料特性、制備方法和工藝均能改變多孔炭的性能。通過選擇多孔炭的前驅體或對原料進行改性，采用化學活化法、物理活化法或物理化學方法，能控制多孔炭的孔結構。

常規的超級電容器制作通常采用濕法，即用高比表面積的微粉多孔炭和炭黑等導電劑與有機膠粘劑，在水或有機溶劑中混合調漿，涂敷在金屬集電極上制作成電極；盡管這種方法簡單易行，但由于多孔炭的微觀孔洞構造的不均勻性，其中大中孔占多數，加之導電性差等原因，超級電容實際有效孔洞的利用率低，電極材料的比容量較低。目前超高比表面積多孔炭材料的BET比表面積可以達到3500m2jg左右，但由于炭材料的BET比表面積利用率較低，超級電容器的能比只有0.8～3.?5Wh/kg，很難超過5Wh/'kg的瓶頸，因此如何提高多孔炭孔的利用率是提高超級電容比能量的有效途徑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高導電電極材料的制備方法，使超級電容器電極材料導電良好、電容器等效內阻低，具有較高的能量密度和功率密度，從而使器件可以具有良好的倍率性能，制備工藝簡單，成本低，適宜于工業化生產。

本發明采取的技術方案為：

一種高導電電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）制作含氮多孔炭前驅體：水熱處理：重量比為8：2-3：1的的果糖、氨基葡萄糖鹽酸鹽和氯化鋅溶于去離子水中，控制溫度為170-180℃，水熱處理14-16h；

（2）干燥保溫：將含氮多孔炭前驅體放到烘箱，控制溫度為140-180℃，保溫4-6h；

（3）球磨：取多孔炭和導電劑按照重量比10：1混合均勻，在球磨機內進行球磨60-80min，形成單體粒度為0.5-0.6?微米的復合顆粒；

（4）制電極材料：在惰性氣體保護下煅燒，按照升溫速率為10℃/分鐘，升高溫度為800-1000℃，保溫2-4h，經鹽酸和水洗滌至用硝酸銀檢測無氯離子為止，干燥。

上述步驟（3）中導電劑為粒度小于5um的高導電炭黑或高導電納米炭片。

上述步驟（4）中惰性氣體為氬氣、氮氣或者氦氣。

本發明的有益效果為：?

本發明采用果糖、氨基葡萄糖鹽酸鹽和氯化鋅為原料制備前驅體，多孔炭的炭化溫度低，節省能源，多孔炭孔結構和孔分布使超級電容器電極材料導電良好、電容器等效內阻低，具有較高的能量密度和功率密度，從而使器件可以具有良好的倍率性能，制備工藝簡單，成本低，適宜于工業化生產。

具體實施方式

實施例1

一種高導電電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）制作含氮多孔炭前驅體：水熱處理：重量比為8：2：1的的果糖、氨基葡萄糖鹽酸鹽和氯化鋅溶于去離子水中，控制溫度為170℃，水熱處理16h；

（2）干燥保溫：將含氮多孔炭前驅體放到烘箱，控制溫度為140℃，保溫6h；

（3）球磨：取多孔炭和粒度小于5um的高導電炭黑或高導電納米炭片按照重量比10：1混合均勻，在球磨機內進行球磨60min，形成單體粒度為0.5-0.6?微米的復合顆粒；

（4）制電極材料：在氬氣保護下煅燒，按照升溫速率為10℃/分鐘，升高溫度為800℃，保溫4h，經鹽酸和水洗滌至用硝酸銀檢測無氯離子為止，干燥。

實施例2

一種高導電電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：