[發明專利]一種制備非對稱纖維超級電容器電極的方法

有效

• 申請號: 202011074525.1
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112233913B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 祝方明;謝秀麗;朱宇瓊;鄒寶康
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/40;H01G11/46;H01G11/24;H01G11/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 趙崇楊

1.一種以碳纖維為基底原位制備非對稱纖維超級電容器電極的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.活化處理碳纖維；

S2.制備六水合氯化鈷和尿素的水溶液；

S3.將步驟S1的碳纖維和步驟S2制備的水溶液一起放入高壓反應釜中進行反應，待高壓反應釜在室溫下冷卻后，洗滌并干燥，得到在碳纖維上生長的堿式碳酸鈷納米陣列CoCH/CF；

S4.將步驟S3制得的CoCH/CF浸入2-甲基咪唑水溶液中反應，將反應物洗滌并干燥，得到被ZIF-67包覆的堿式碳酸鈷納米陣列ZIF-67/CoCH/CF；

S5.將步驟S4制備的ZIF-67/CoCH/CF在500-600℃氮氣氣氛中加熱30～40min，隨后關閉氮氣供應，再在300～400℃空氣氣氛中加熱2～3h，然后冷卻至室溫，洗滌并干燥，得到四氧化三鈷/碳纖維陣列Co₃O₄/CF正極；

S6.將步驟S3制備的CoCH/CF在700～850℃氮氣氣氛中直接炭化5～6h，冷卻至室溫，用氫氟酸浸泡，然后取出用水洗滌并干燥，得到多孔碳纖維PCF負極。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S1所述活化處理碳纖維是在3M鹽酸溶液中超聲25～40min，然后在水和乙醇中交替洗滌。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S1所述碳纖維為根狀碳纖維。

4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S2所述六水合氯化鈷和尿素的溶液中，六水合氯化鈷、尿素、水的用量比為0.5～2.5g：0.5～3g：20mL。

5.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S3所述高壓反應釜中反應的溫度為80～100℃；反應的時間為5～10h。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S3～S6所述干燥為在室溫下自然干燥。

7.根據權利要求1所述方法，其特征在于，步驟S4所述2-甲基咪唑水溶液的濃度為0.125g mL^-1，反應時間為5h。

8.權利要求1～7任一所述方法制備得到的四氧化三鈷/碳纖維陣列Co₃O₄/CF正極。

9.權利要求1～6任一所述方法制備得到的多孔碳纖維PCF負極。

10.一種由權利要求8所述四氧化三鈷/碳纖維陣列Co₃O₄/CF正極和權利要求9所述多孔碳纖維PCF負極制備的非對稱纖維超級電容器ASC。