[發明專利]基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器

有效

• 申請號: 202110270789.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113314353B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 王波;黃旭波;李德釗;張建;袁少飛
• 申請（專利權）人: 浙江省林業科學研究院
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/34;H01G11/68;H01G11/44;H01G11/56;H01G11/62
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

1.基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，所述可降解超級電容器按以下步驟制備得到：

(1)選用泡沫金屬鐵，作為電極的集流層；

(2)以毛竹為原材料，在200-250℃溫度下通入氮氣煅燒2～3小時，之后加熱至650～750℃碳化2-3小時，再依次用HF水溶液、鹽酸洗滌，最后用去離子水清洗制備得到毛竹生物活性炭；

(3)馬鈴薯淀粉和氯化鈉按照質量比0.5～3:1混合，并將上述混合物與甲醇溶劑按照質量比1～3:5的比例混合，攪拌均勻，所得混合液按照體積比6～12:1的比例添加戊二醛，將混合溶液攪拌均勻，制得電解液；

(4)取步驟(3)制備得到的電解液，加入步驟(2)所得到的毛竹生物活性炭，所述電解液、毛竹生物活性炭的質量比為2～2.5:1，攪拌得到混合均一的混合電解液，將步驟(1)的集流層浸沒于混合電解液中，靜置干燥后，制得電極結構；

取步驟(3)制備得到的電解液，平鋪在平板上，靜置干燥后，制得電解質膜；

(5)將按照步驟(4)制得的2份電極結構和電解質膜，按照電解質膜在中間層，2份電極結構分別位于電解質膜的上下兩面，且集流層沒有孔的一面朝外，多孔的填充有毛竹活性炭層的一面朝內緊貼電解質膜的三明治方式排布，通過熱壓的結合方式制得所述可降解超級電容器。

2.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(1)中，所述泡沫金屬鐵為多孔結構，孔的尺寸直徑在10～100μm，厚度為0.5～2mm。

3.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(2)中，所述HF水溶液的質量分數為5％～30％；所述鹽酸的質量分數為10％～37％。

4.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(2)中，煅燒的溫度為230℃，碳化的溫度為700℃。

5.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(3)中，馬鈴薯淀粉和氯化鈉的質量比為2:1，馬鈴薯淀粉和氯化鈉的混合物與甲醇溶劑的質量比為2:5。

6.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(5)中，所述熱壓是在溫度50～60℃，壓強0.5～1.5Kpa的條件下進行熱壓壓合。

7.如權利要求5所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器，其特征在于所述步驟(5)中，所述熱壓是在溫度55℃，壓強1Kpa的條件下進行。

8.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器在可穿戴電子器件中的應用。

9.如權利要求1所述的基于毛竹生物活性炭電極的可降解超級電容器的制備方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

(1)選用泡沫金屬鐵，作為電極的集流層；

(2)以毛竹為原材料，在200-250℃溫度下通入氮氣煅燒2～3小時，之后加熱至650～750℃碳化2-3小時，再依次用質量分數5％～30％HF水溶液、質量分數10％～37％鹽酸洗滌，最后用去離子水清洗制備得到毛竹生物活性炭；

(3)馬鈴薯淀粉和氯化鈉按照質量比0.5～3:1混合，并將上述混合物與甲醇溶劑按照質量比1～3:5的比例混合，攪拌5-10分鐘，所得混合液按照體積比6～12:1的比例添加戊二醛，將混合溶液攪拌均勻，制得電解液；

(4)取步驟(3)制備得到的電解液，加入步驟(2)所得到的毛竹生物活性炭，所述電解液、毛竹生物活性炭的質量比為2～2.5:1，攪拌20～30分鐘得到混合均一的混合電解液，將步驟(1)的集流層浸沒于混合電解液中，靜置干燥后，制得電極結構；

取步驟(3)制備得到的電解液，平鋪在平板上，靜置干燥后，制得電解質膜；

(5)將按照步驟(4)制得的2份電極結構和電解質膜，按照電解質膜在中間層，2份電極結構分別位于電解質膜的上下兩面，且集流層沒有孔的一面朝外，多孔的填充有毛竹活性炭層的一面朝內緊貼電解質膜的三明治方式排布，通過熱壓的結合方式制得所述可降解超級電容器。