[發明專利]一種自活化高比電容碳微米管電極的制備方法

有效

• 申請號: 202010771614.5
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111785535B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 丁春艷;吳松松;胡鑫森;溫廣武
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/44;H01G11/34;H01G11/24
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本發明公開了一種自活化高比電容碳微米管電極材料的方法，包括如下步驟：取鉀肥培育的法國梧桐樹球果，干燥完成后，將球果用刀具劃開，取其絨毛狀果毛，得到初始材料。將上述經過預處理的材料置于管式爐內，恒溫煅燒活化一段時間后可得到所需材料，是一種簡單高效的制備方法。本發明屬于新型綠色能源領域，因為材料本身的鉀元素自活化的能力，該方法制備的碳電極材料具有高的比表面積，在后續的測試中表現出了優異的電化學性能，在新型綠色能源領域具有巨大的潛力。

技術領域

本發明提供一種利用梧桐樹球果內絨毛作為制備自活化高比電容碳微米管電極材料的方法，屬于新型綠色能源領域。

背景技術

因為超級電容器有著使用壽命長，功率密度高和充放電速率快，和維護成本低等特點，在便攜式的電子產品，新能源電動汽車以及國防軍事等領域都得到了廣泛的應用。但現今的超級電容器在往往在高功率的情況下，會顯著的降低自身的能量密度，這極大阻礙了超級電容器的推廣與應用。因此研發在高功率情況下，仍能保持高能量密度的超級電容器已成為技術難題。

要想解決上述問題，最好的方法是通過改善超級電容器的電極材料性能，以達到提高功率密度和能量密度的目的。超級電容器可分為雙電層電容器和法拉第贗電容電容器，其中雙電層電容器的電極材料主要是碳材料（包括活性炭、碳氣凝膠、碳納米管等等）。而活性炭的原材料主要來源之一是生物質材料。本發明提供了一種利用梧桐樹球果內毛絮內原有的中空管狀結構，通過簡單碳化處理制備自活化高比電容碳電極材料的方法。以梧桐絮作為制備碳電極材料的原料，不但可以解決原料供應問題，同時還具有一定的環保優勢，最重要的是節約了成本。展現了在新型綠色能源領域的應用潛力以及良好的發展前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用鉀肥培育的梧桐樹球果內毛絮內原有的中空管狀結構，經過控制碳化處理過程，制備自活化高比電容碳電極材料的方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案步驟如下：

一種自活化高比電容碳微米管電極材料的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）取鉀肥培育的梧桐樹球果，用去離子水沖洗球果表面的雜質，后放入到鼓風干燥箱中干燥，去除球果中的水分。

上述方案（1）特征在于，取鉀肥培育的梧桐樹球果，鼓風干燥箱中120℃干燥24h。

（2）干燥完成后，將球果用刀具劃開，取其絨毛狀果毛，去除種子，得到初始材料。

上述方案（2）特征在于，取干燥后球果內部絨毛狀果毛，去除種子。

（3）將上述經過預處理的材料置于管式爐內，恒溫煅燒兩小時，待冷卻至室溫后取出，即得到所需材料。

上述方案（3）特征在于，管式爐內900℃氮氣氣氛中恒溫煅燒兩小時，升溫速率和降溫速率均為5℃/min。

（4）將材料制作成電極片并進行電化學性能測試。將材料：PTFE（聚四氟乙烯）：炭黑（CABDT）以一定比例在燒杯中使材料充分混合。超聲混合后，放入鼓風干燥箱中烘干酒精。以泡沫鎳作為集流體，裁剪的泡沫鎳長條，將材料壓成薄片后夾于泡沫鎳中，通過對輥機壓成電極片。然后對電極片進行電化學性能測試。

上述方案（4）特征在于，將材料：PTFE（聚四氟乙烯）：炭黑（CABDT）=9:0.5:0.5的比例在燒杯中使材料充分混合。超聲混合15分鐘后，放入鼓風干燥箱中70℃烘干酒精。以泡沫鎳作為集流體，裁剪1.5cm×4cm的泡沫鎳長條，將材料壓成1cm×1cm的薄片后夾于泡沫鎳中，通過對輥機壓成電極片。

相比于其他制備碳電極材料的方法，本發明的特點在于：

（1）利用了鉀肥培育的梧桐絮本身的中空管狀結構，從而只需經過簡單碳化便可以得到自活化高比電容的碳微米管電極材料。