[發(fā)明專利]納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011115821.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112233910B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 李道玉;姚潔;辛亞男;彭穗
• 申請（專利權(quán)）人: 成都先進金屬材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份有限公司
• 主分類號: H01G11/32
• 分類號: H01G11/32;H01G11/46;H01G11/86;B82Y30/00
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 韓藝珠

本發(fā)明公開了一種納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料的制備方法，該方法包括如下步驟：a、純棉氈的前處理；b、將步驟a處理后的純棉氈碳化處理；c、制備乙二醇氧釩溶液；d、引入納米二氧化釩：碳化處理后的純棉氈置入真空加熱設備，開啟真空和加熱，不斷通入氮氣，控制溫度300?500℃；同時，將乙二醇氧釩溶液用乙醇稀釋，超聲霧化后送入真空加熱設備與純棉氈反應；反應完畢后，冷卻得到納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料。本發(fā)明用純棉氈為原料，通過將其碳化處理后，再利用超聲霧化和煅燒的方式將乙二醇氧釩分解成二氧化釩附著在碳化后的純棉氈上，得到的電極材料性能優(yōu)越，成本低廉，友好環(huán)境。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電極材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料的制備方法。

背景技術(shù)

超級電容器由電極材料、電解液、隔膜和集電極等組成，每個部分對超級電容器都有產(chǎn)生很大的影響，而電極材料對超級電容器性能起決定性的作用。常見的超級電容器的電極材料有碳材料、金屬氧化物材料、導電聚合物材料、復合材料。碳材料因為成本較低和多種多樣的存在形式，被廣泛用作超級電容器的電極材料，但是由于其只利用雙電層儲存能量，在性能方面有所限制，因此出現(xiàn)了金屬氧化物材料的電極開發(fā)與研究。金屬氧化物材料不同于雙電層電容器中碳材料電極那樣存儲能量，而是在電容器進行充放電時，金屬氧化物與溶液的界面處發(fā)生可逆氧化還原反應，從而獲得更大的比容量。該材料電極雖然有較大的比容量，但價格昂貴，不利于超級電容器的發(fā)展。導電聚合物(通常用聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4－乙烯基二氧乙烯基唆吩)也被廣泛用作超級電容器的電極材料，通常與其他電極材料混合制備超級電容器，但其價格也非常昂貴。復合材料是為了進一步增大超級電容器的能量存儲，使其具有贗電容性能以及雙電層特性，使用碳材料作為基體、金屬氧化物作為活性物質(zhì)來進行納米復合技術(shù)的復合材料來實現(xiàn)電荷利用率的提高，該材料是超級電容器電極材料未來發(fā)展研究的主要方向。

由此可見，目前電極材料的發(fā)展已經(jīng)極大的提高了電極比容量等性能，但高昂的價格仍然是制約其廣泛使用的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有電極材料雖然已具備較高性能，但價格昂貴。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料的制備方法，包括如下步驟：

a、純棉氈的前處理：將純棉氈用丙酮溶液浸泡，然后清洗、烘干；

b、將步驟a處理后的純棉氈碳化處理；

c、制備乙二醇氧釩溶液：將偏釩酸銨和乙二醇混合攪拌，控制反應溫度50-90℃，反應完畢后冷卻、過濾，得到乙二醇氧釩溶液；

d、引入納米二氧化釩：將步驟b碳化處理后的純棉氈置入真空加熱設備，開啟真空和加熱，不斷通入氮氣，控制溫度300-500℃；同時，將乙二醇氧釩溶液用乙醇稀釋，超聲霧化后送入真空加熱設備與純棉氈反應；反應完畢后，冷卻得到納米二氧化釩/天然多孔碳電極材料。

本發(fā)明所述的真空加熱設備，是要求能夠進行抽真空處理，能夠?qū)ξ锪线M行加熱的設備，能夠滿足本發(fā)明使用要求。真空加熱設備可以直接選擇真空管式爐。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明開啟真空，并非是讓設備內(nèi)處于真空狀態(tài)，而是通過通入氮氣，要將設備內(nèi)的雜質(zhì)氣體抽取干凈。

本發(fā)明偏釩酸銨的純度≥98％。

本發(fā)明步驟d中，乙二醇氧釩溶液與乙醇的體積比為1∶5～10。

本發(fā)明步驟d中，超聲霧化頻率為1-4MHz。

本發(fā)明步驟d中，控制溫度300-400℃，反應時間為2-5小時。

本發(fā)明步驟d中，反應完畢，純棉氈冷卻后停止通入氮氣。

本發(fā)明步驟a中，丙酮溶液的濃度為10-20％，浸泡的溫度為40-70℃，浸泡的時間為12-24小時。