專利名稱：超級電容器材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種超級電容器材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鋰離子電池具有比能量大、循環(huán)壽命長、安全性好和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被寄予厚望應(yīng)用于動力汽車和混合動力汽車。但是鋰離子電池存在比功率密度低的缺點(diǎn)，限制了其在動力汽車和混合動力汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。超級電容器的瞬間功率大、壽命長、快速充放電性能好、體積小、使用溫度范圍寬，有望彌補(bǔ)鋰離子電池作為新能源汽車單一動力源的不足，從而大力推動新能源汽車的發(fā)展。超級電容器分為雙電層超級電容器和贗電容器。雙電層超級電容器電極材料主要是碳材料，贗電容器電極材料主要包括金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。目前，贗電容器由于價格昂貴、循環(huán)性能差等原因并未實(shí)現(xiàn)完全商業(yè)化。商業(yè)化超級電容器主要以雙電層超級電容器為主。多孔碳材料具有比表面積大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、使用壽命長、性價比高等優(yōu)勢，成為商業(yè)化超級電容器的主要電極材料。多孔碳材料的制備方法主要是活化法和模板法，它們都存在工序繁多、能耗高、污染大、成本高等缺點(diǎn)。理論上，多孔碳材料的比電容量與其比表面積成正比，但是研究表明，并不是比表面積越大電容值越高，還與多孔碳材料的孔徑大小、孔徑分布、表面結(jié)構(gòu)和表面電荷狀態(tài)等因素有關(guān)。專利號為200510031195.7的中國發(fā)明專利公開了一種高比表面積活性炭制取方法及超級電容器制造方法，其采用KOH刻蝕法制備了比表面積高達(dá)2000 3000m2/g的活性炭，比電容量僅為 84F/g。據(jù)[Mingjiang Zhong, Eun Kyung Kim and John P.McGannet al.J.Am.Chem.Soc.2012，134，14846-14857]報(bào)道，以聚丙烯腈-聚丙烯酸丁酯雙嵌段共聚物為前驅(qū)體制備的富含氮元素?fù)诫s的多孔碳材料，雖然比表面積只有500m2/g，但是在lmol/L H2SO4電解液中比電容量仍高達(dá)(166 ± 5) F/g，而且之后的CO2活化和KOH刻蝕均對比電容量的提高沒有顯著作用。因此，元素?fù)诫s對簡化生產(chǎn)工藝、降低生產(chǎn)成本、制備高性能的超級電容器電極材料具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了克服現(xiàn)有電極材料生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高、比電容量較低的技術(shù)問題，提供一種工藝簡單、生產(chǎn)成本較低、比電容量較高的超級電容器材料的制備方法。為此，本發(fā)明提供一種超級電容器電極材料的制備方法，其包括以下步驟:(I)將
0.2 8wt%的無機(jī)酸加入有機(jī)溶劑中，再加入9 12wt%的聚合物，制得均勻的有機(jī)/無機(jī)混合溶液；(2)將步驟(I)得到的有機(jī)/無機(jī)混合溶液通過有機(jī)溶劑揮發(fā)或靜電紡絲方法制得有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料；(3)將步驟(2)得到的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料經(jīng)過預(yù)氧化、低溫處理及高溫碳化得到碳材料；(4)將步驟(3)得到的碳材料制成超級電容器電極材料。
優(yōu)選地，步驟⑵中的有機(jī)溶劑揮發(fā)條件如下:溫度25 60°C、相對濕度彡30%的環(huán)境下，靜置6 36小時。優(yōu)選地，步驟(2)中的靜電紡絲工藝參數(shù)為:紡絲濕度< 30%，注射針頭內(nèi)經(jīng)為
0.6 1.8mm,紡絲液流量為0.2 0.8mL/h，靜電電壓為12 20kV，采用單針頭或者多針頭紡絲。優(yōu)選地，步驟(3)中的預(yù)氧化條件如下:在240 300°C進(jìn)行預(yù)氧化，升溫速度為I 10°c /min,降溫速度為I 10°C /min,預(yù)氧化時間為I 5小時；低溫處理?xiàng)l件如下:惰性氣氛、300 500°C下，升溫速度為I 20°C /min，保溫時間為I 10小時；高溫碳化條件如下:惰性氣氛、600 1000°C下，升溫速度為I 20°C /min,降溫速度為I 20°C /min,碳化時間為0.5 10小時。優(yōu)選地,步驟⑷中，將80 95wt%的碳材料與O IOwt %的導(dǎo)電炭黑混合,依次加入5 10wt%聚偏氟乙烯和10 20倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，攪拌成糊狀；采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，制得超級電容器電極材料。優(yōu)選地，無機(jī)酸包括磷酸、多聚磷酸、亞磷酸、偏磷酸的一種或多種組合。優(yōu)選地，有機(jī)溶劑包括N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、或N-甲基吡咯烷酮的一種或多種組合。優(yōu)選地，聚合物包括聚丙烯睛、聚酰胺、聚酰亞胺的一種或多種組合。將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在H2S04、Κ0Η,NaCl或Na2SO4電解液中浸泡12 36小時。以Pt電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)無機(jī)酸在整個制備過程中起到元素?fù)诫s和致孔雙重作用，同時碳材料前驅(qū)體聚合物富含氮元素，制備了高比電容量的氮、磷元素共摻雜碳材料；(2)本發(fā)明制備工藝簡單易行、可控性強(qiáng)、成本低廉，易于推廣應(yīng)用，而且本發(fā)明使用的有機(jī)溶劑可以回收再利用，有利于環(huán)保和降低成本。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例2制備的多孔材料的SEM圖，其中(a)為H3P04/PAN復(fù)合多孔聚合物，(b)為多孔碳材料。圖2是本發(fā)明實(shí)施例6和對比例I制備的碳納米纖維的SM圖，其中(a)為實(shí)施例6的SEM圖，(b)為對比例I的SEM圖。 圖3是發(fā)明實(shí)施例2、 實(shí)施例6和對比例I制備的碳材料在3A/g恒定電流下的充放電循環(huán)曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1
將0.042g多聚磷酸加入19g N-甲基吡咯烷酮，攪拌10小時，然后將2g聚酰胺(PAI)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液倒入表面皿中，在恒溫25°C、恒濕30%的條件下放置36小時，溶劑揮發(fā)完全、自組裝完成，得到h3po4/pai復(fù)合多孔聚合物。將該Η3Ρ04/ΡΑΙ復(fù)合多孔聚合物在240°C下進(jìn)行預(yù)氧化5小時，升溫速率為10°C /min,降溫速率為1°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?0°C /min升溫至300°C保溫10小時，然后以20°C /min升溫至600°C保溫10小時，最后以10°C /min冷卻至室溫，即得到多孔碳材料。將90wt%多孔碳材料與5 1:%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入5wt%聚偏氟乙烯和10倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣睢２捎勉f片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM KOH電解液中浸泡12小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例2將1.222g質(zhì)量濃度為85%的磷酸加入19g N，N-二甲基甲酰胺，攪拌10小時，然后將2g聚丙烯腈(PAN)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液倒入表面皿中，在恒溫35°C、恒濕60%的條件下放置24小時，溶劑揮發(fā)完全、自組裝完成，得到h3po4/pan復(fù)合多孔聚合物。將該Η3Ρ04/Ρ ΑΝ復(fù)合多孔聚合物在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化2小時，升溫速率為3°C /min,降溫速率為5°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?°C /min升溫至400°C保溫2小時，然后以5°C /min升溫至800°C保溫5小時，最后以10°C /min冷卻至室溫，即得到多孔碳材料。將80wt%多孔碳材料與1(^1:%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入10wt%聚偏氟乙烯和20倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣睢２捎勉f片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM H2SO4電解液中浸泡24小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例3將1.826g亞磷酸加入19g N, N- 二甲基乙酰胺，攪拌10小時，然后將2聚酰亞胺(PU)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液倒入表面皿中，在恒溫60°C、恒濕40%的條件下放置6小時，溶劑揮發(fā)完全、自組裝完成，得到h3po4/pii復(fù)合多孔聚合物。將該Η3Ρ04/ΡΙΙ復(fù)合多孔聚合物在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化2小時，升溫速率為1°C /min,降溫速率為1°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?°C /min升溫至500°C保溫I小時，然后以l°c /min升溫至1000°C保溫0.5小時，最后以20°C /min冷卻至室溫，即得到多孔碳材料。將95wt%多孔碳材料在研缽中充分研磨均勻，依次加入5wt%聚偏氟乙烯和15倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM Na2SO4電解液中浸泡24小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例4將0.Sg偏磷酸加入19g N, N- 二甲基甲酰胺，攪拌10小時，然后將2.7g聚丙烯腈(PAN)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液倒入表面皿中，在恒溫40°C、恒濕50%的條件下放置24小時，溶劑揮發(fā)完全、自組裝完成，得到h3po4/pan復(fù)合多孔聚合物。將該Η3Ρ04/ΡΑΝ復(fù)合多孔聚合物在300°C下進(jìn)行預(yù)氧化I小時，升溫速率為5°C /min,降溫速率為5°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?V /min升溫至400°C保溫5小時，然后以5°C /min升溫至900°C保溫3小時，最后以5°C /min冷卻至室溫，即得到多孔碳材料。

將85wt%多孔碳材料與5 1:%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入10wt%聚偏氟乙烯和15倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM NaCl電解液中浸泡12小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例5將0.042g多聚磷酸加入19g N-甲基吡咯烷酮，攪拌10小時，然后將2g聚酰胺(PAI)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲；靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.8mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.8mL/h，施加的靜電電壓為12kV。將靜電紡絲得到的Η3Ρ04/ΡΑΙ復(fù)合納米纖維在240°C下進(jìn)行預(yù)氧化5小時，升溫速率為1°C /min,降溫速率為10°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障拢?0°C /min升溫至300°C保溫10小時，然后以20°C /min升溫至600°C保溫10小時，最后以1°C /min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將80wt%碳納米纖維與10wt%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入10wt%聚偏氟乙烯和20倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣睢２捎勉f片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在6M KOH電解液中浸泡36小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例6將0.6g質(zhì)量濃度為85%的磷酸加入19g N，N-二甲基甲酰胺，攪拌10小時，然后將2g聚丙烯腈(PAN)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.2mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.4mL/h，施加的靜電電壓為16kV。將靜電紡絲得到的Η3Ρ04/ΡΑΝ復(fù)合納米纖維在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化2小時，升溫速率為3°C /min,降溫速率為5°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?°C /min升溫至400°C保溫2小時，然后以5°C /min升溫至800°C保溫5小時，最后以10°C /min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將90wt%碳納米纖維與2wt%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入8wt%聚偏氟乙烯和15倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣睢２捎勉f片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM H2SO4電解液中浸泡24小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例7將1.222g質(zhì)量濃度為85%的磷酸加入19g N，N-二甲基甲酰胺，攪拌10小時，然后將2g聚丙烯腈(PAN)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.2mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.4mL/h，施加的靜電電壓為18kV。將靜電紡絲得到的Η3Ρ04/ΡΑΝ復(fù)合納米纖維在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化2小時，升溫速率為10°C /min,降溫速率為1°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障拢?°C /min升溫至500°C保溫I小時，然后以l°C/min升溫至800°C保溫5小時，最后以10°C/min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將90wt%碳納米纖維與2wt%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入8wt%聚偏氟乙烯和15倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM H2SO4電解液中浸泡24小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例8將1.826g亞磷酸加入19g N, N- 二甲基乙酰胺，攪拌10小時，然后將2聚酰亞胺(PU)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.0mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.4mL/h，施加的靜電電壓為20kV。將靜電紡絲得到的H3PO4A3II復(fù)合納米纖維在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化3小時，升溫速率為4°C /min,降溫速率為10°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?V /min升溫至400°C保溫2小時，然后以5°C /min升溫至900°C保溫3小時，最后以10°C /min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將85wt%碳納米纖維與5wt%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入10wt%聚偏氟乙烯和10倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM NaCl電解液中浸泡12小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。實(shí)施例9將0.8g偏磷酸加入19g N，N-二甲基甲酰胺，攪拌10小時，然后將2.7g聚酰亞胺(PU)加入其中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的混合溶液進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.2mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.2mL/h，施加的靜電電壓為14kV。將靜電紡絲得到的Η3Ρ04/ΡΙΙ復(fù)合納米纖維在250°C下進(jìn)行預(yù)氧化5小時，升溫速率為3°C /min,降溫速率為1°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障拢?0°C /min升溫至300°C保溫5小時，然后以5°C /min升溫至1000°C保溫0.5小時，最后以20°C /min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將95wt%碳納米纖維在研缽中研磨均勻，依次加入5wt%聚偏氟乙烯和10倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°C真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM Na2SO4電解液中浸泡12小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。對比例I將2g聚丙烯腈(PAN)加入19g N，N-二甲基甲酰胺中，超聲或加熱助溶，最后攪拌24小時。將均一的PAN溶液進(jìn)行靜電紡絲。靜電紡絲過程中控制環(huán)境濕度為15%，采用內(nèi)徑為1.2mm的不銹鋼針頭，紡絲液流量為0.4mL/h，施加的靜電電壓為16kV。將靜電紡絲得到的PAN納米纖維在270°C下進(jìn)行預(yù)氧化2小時，升溫速率為3°C /min,降溫速率為5°C /min。將該預(yù)氧化產(chǎn)物置于炭化爐中，在氮?dú)鈿夥障?，?°C /min升溫至400°C保溫2小時，然后以5°C/min升溫至800°C保溫5小時，最后以10°C/min冷卻至室溫，即得到碳納米纖維。將90wt%碳納米纖維與2wt%導(dǎo)電炭黑Super-P通過研缽研磨方式充分混合均勻，依次加入8wt%聚偏氟乙烯和15倍于聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢杈鶆虺珊隣?。采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，將制作好的極片在100°c真空干燥12小時，然后將干燥好的極片在IM H2SO4電解液中浸泡24小時。以鉬電極為對電極、Ag/AgCl為參比電極，采用三電極測試方法在-0.1 0.9V電壓范圍、3A/g恒定電流條件下進(jìn)行循環(huán)測試，并計(jì)算出單位電容值。
權(quán)利要求
1.一種超級電容器電極材料的制備方法，其特征是包括以下步驟: (1)將0.2 8wt%的無機(jī)酸加入有機(jī)溶劑中，再加入9 12 〖％的聚合物，制得均勻的有機(jī)/無機(jī)混合溶液； (2)將步驟(I)得到的有機(jī)/無機(jī)混合溶液通過有機(jī)溶劑揮發(fā)或靜電紡絲方法制得有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料； (3)將步驟(2)得到的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料經(jīng)過預(yù)氧化、低溫處理及高溫碳化得到碳材料； (4)將步驟(3)得到的碳材料制成超級電容器電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的有機(jī)溶劑揮發(fā)條件如下:溫度25 60°C、相對濕度> 30%的環(huán)境下，靜置6 36小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的靜電紡絲工藝參數(shù)為:紡絲濕度< 30%，注射針頭內(nèi)經(jīng)為0.6 1.8mm，紡絲液流量為0.2 0.8mL/h，靜電電壓為12 20kV，采用單針頭或者多針頭紡絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的預(yù)氧化條件如下:在240 300°C進(jìn)行預(yù)氧化，升溫速度為I 10°C /min,降溫速度為I 10°C /min,預(yù)氧化時間為I 5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的低溫處理?xiàng)l件如下:惰性氣氛、300 500°C下，升溫速度為I 20°C /min，保溫時間為I 10小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的高溫碳化條件如下:惰性氣氛、600 1000°C下，升溫速度為I 20°C/min,降溫速度為I 20°C /min，碳化時間為0.5 10小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述步驟(4)中，將80 95wt%的碳材料與O 10wt%的導(dǎo)電炭黑混合,依次加入5 10wt%聚偏氟乙烯和10 20倍于所述聚偏氟乙烯質(zhì)量的N-甲基吡咯烷酮，攪拌成糊狀；采用鉬片作為集流體，把上述混合好的材料均勻涂在集流體鉬片表面，制得超級電容器電極材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述無機(jī)酸包括磷酸、多聚磷酸、亞磷酸、偏磷酸的一種或多種組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶劑包括N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、或N-甲基吡咯烷酮的一種或多種組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于所述聚合物包括聚丙烯睛、聚酰胺、聚酰亞胺的一種或多種組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超級電容器材料的制備方法，其解決了現(xiàn)有電極材料生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本較高、比電容量較低的技術(shù)問題，包括以下步驟將無機(jī)酸加入有機(jī)溶劑中，再加聚合物，制得均勻的有機(jī)/無機(jī)混合溶液，然后通過有機(jī)溶劑揮發(fā)或靜電紡絲方法制得有機(jī)/無機(jī)復(fù)合材料，再經(jīng)過預(yù)氧化、低溫處理及高溫碳化得到碳材料，然后制成超級電容器電極材料。本發(fā)明可用于超級電容器電極的制造。
文檔編號H01G11/86GK103093973SQ20131004951
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者于運(yùn)花, 晏曉東, 楊小平 申請人:北京化工大學(xué)