[發明專利]復合儲能材料及其制備方法、電極材料、儲能裝置

有效

• 申請號: 202010902798.4
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112216517B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 李振國;周冰潔;任曉寧;邵元凱;孔祥辰;李凱祥;呂叢杰;吳撼明
• 申請（專利權）人: 中國汽車技術研究中心有限公司;中汽研（天津）汽車工程研究院有限公司
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/86
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及儲能材料領域，具體而言，提供了一種復合儲能材料及其制備方法、電極材料、儲能裝置。所述復合儲能材料包括多級孔氮氧碳材料以及負載于所述多級孔氮氧碳材料上的木質素材料；所述多級孔氮氧碳材料包括氮氧碳材料、大孔和介孔，所述大孔分布于所述氮氧碳材料中，所述介孔分布于所述大孔周圍；所述木質素材料包括木質素和/或氧化后的木質素。該復合儲能材料具有導電性能優異，具有良好的儲能密度和儲能效率。

技術領域

本發明涉及儲能材料領域，具體而言，涉及一種復合儲能材料及其制備方法、電極材料、儲能裝置。

背景技術

近年來，由于化石燃料的過度使用和現代生活對能源需求的快速增長，導致環境問題日益嚴重，為了應對這些問題，高性能儲能設備的開發取得了快速的進展。近年來，人們對高效綠色儲能設備的需求越來越迫切，因此人們對可再生型生物質超級電容器的研究產生了新的興趣。

木質素是自然界第二大可再生資源，也是造紙工業的主要副產物，被認為是最有前途的生物聚合物之一。木質素在三維空間結構上由苯丙基單元組成，木質素中的酚類，可經氧化作用進一步轉化為醌類化合物，酚類與醌類物質在一定條件下可以互相轉化從而儲存電子和質子，利用木質素中的酚類醌類氧化還原功能來提高電極材料的電荷存儲容量是一種不錯的方法。然而木質素導電性差，需要與導電基底材料復合，通過導電材料為木質素提供質子、電子儲存和傳輸場所來促進木質素貢獻出電容量。導電基底材料的選擇十分重要，目前與木質素復合的導電材料主要有碳納米管、石墨烯、活性炭等碳材料以及聚苯胺、聚吡咯、聚乙烯二氧噻吩等導電聚合物，然而木質素與這些導電基底材料組成的復合材料在導電性、儲能密度和儲能效率方面仍有待提高。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種復合儲能材料，該復合儲能材料具有導電性能優異，具有良好的儲能密度和儲能效率。

本發明的第二目的在于提供一種復合儲能材料的制備方法。

本發明的第三目的在于提供一種電極材料。

本發明的第四目的在于提供一種儲能裝置。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種復合儲能材料，包括多級孔氮氧碳材料以及負載于所述多級孔氮氧碳材料上的木質素材料；所述多級孔氮氧碳材料包括氮氧碳材料、大孔和介孔，所述大孔分布于所述氮氧碳材料中，所述介孔分布于所述大孔周圍；所述木質素材料包括木質素和/或氧化后的木質素。

作為進一步優選的技術方案，所述多級孔氮氧碳材料中的氮的占比為1～5％，氧的占比為8～12％。

作為進一步優選的技術方案，所述復合儲能材料的比表面積為400～650m²/g；

優選地，所述大孔和所述介孔的比表面積之和占所述復合儲能材料的比表面積的75％～82％；

優選地，所述復合儲能材料中總孔的體積為0.9～1.4cm³/g；

優選地，所述大孔和所述介孔的體積之和占所述復合儲能材料體積的90％～95％；

優選地，大孔均勻分布于所述氮氧碳材料中，介孔均勻分布于大孔周圍。

第二方面，本發明提供了一種上述復合儲能材料的制備方法，包括以下步驟：

將所述多級孔氮氧碳材料和有機溶劑混合均勻，然后將多級孔氮氧碳材料和有機溶劑的混合溶液與所述木質素材料混合均勻，固液分離后，得到所述復合儲能材料。

作為進一步優選的技術方案，有機溶劑包括腈，優選為乙腈；

優選地，混合方式為超聲分散；