本發(fā)明屬于電化學(xué)和功能材料領(lǐng)域,涉及一種由碳導(dǎo)電紙(如碳納米管、石墨烯等)、紙纖維復(fù)合形成的碳導(dǎo)電紙制備方法及其超級電容器。
背景技術(shù):
超級電容器作為一種新型儲能器件,具有良好的環(huán)境友好性,同時其具有壽命長,污染小,高的比功率,尤其是輕質(zhì)柔性電容器是目前新能源領(lǐng)域研究的焦點(diǎn),其電極材料分為碳材料、過渡金屬氧化物材料和導(dǎo)電聚合物材料。碳材料是自然界中最重要的元素之一,一直是科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn),其中富勒烯、碳納米管、石墨烯是近幾十年來發(fā)現(xiàn)的碳材料家族的新成員。碳材料因具有卓越的機(jī)械、力學(xué)和導(dǎo)電性質(zhì),近年來已經(jīng)成為智能設(shè)備、超級電容器、鋰離子電池等領(lǐng)域中重要的組成部分。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是是提出一種碳導(dǎo)電紙為極片的超級電容器及制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明所述的一種碳材料導(dǎo)電紙作為極片的超級電容器,由極片/隔膜/極片的方式組裝而成,其特征是所述的極片為具有大量微孔和高比表面積的碳材料導(dǎo)電紙。
本發(fā)明所述的一種碳材料導(dǎo)電紙作為極片的超級電容器的制備方法,按如下步驟:
(1)將制成的碳材料導(dǎo)電紙利用切片模具切成固定的形狀;
(2)將極片浸泡在電解液中1-300分鐘;
(3)按照極片/隔膜/極片的方式組裝成紐扣電容器。
步驟(2)所述的電解液為水性電解液如1M H2SO4、6M KOH;有機(jī)電解液如LiPF6、AN/Et4NBF4,有機(jī)電解液對氧氣和水分有特殊要求,組裝電容器一般在含有保護(hù)氣體的手套箱進(jìn)行。
步驟(1)所述的碳材料導(dǎo)電紙的制備方法:所述方法為利用傳統(tǒng)工藝,將紙纖維打碎,碳材料加陰離子分散劑制成分散液與打碎的紙纖維攪拌混合均勻,最后以真空抽濾的方式制成碳材料導(dǎo)電紙。碳導(dǎo)電紙的厚度主要由混合液的量來控制,碳材料導(dǎo)電紙的大小和厚度可任意調(diào)節(jié)。
所述的碳材料為碳納米管、石墨烯、活性炭、納米碳纖維或介孔碳材料的一種或兩種以上。
所述的陰離子分散劑為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基硫酸(LDS)、脫氧膽酸鈉(SDC)、?;敲撗跄懰徕c(STDC)、膽酸鈉(SC),陽離子分散劑十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)或非離子表面活性劑TritonX-100的一種或兩種以上。
所述的分散方法為超聲、球磨、高速剪切或攪拌的一種或兩種以上。
所述的紙纖維為原生紙漿、中纖紙漿、長纖紙漿和木漿的一種或兩種以上。
本發(fā)明工藝方法簡單,碳材料導(dǎo)電紙的厚度和大小可控,可放大。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明將通過以下實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1。
取球磨的碳納米管0.5g,分散于100mL去離子水中,分散劑為十二烷基硫酸鈉,超聲數(shù)分鐘,用高速剪切機(jī)攪拌數(shù)分鐘,形成碳納米管分散液。取紙纖維0.5g,加入1000mL去離子水,用高速剪切機(jī)將紙纖維打碎成懸浮液。將碳納米管分散液與紙纖維混合均勻抽濾制成碳納米管紙。厚度大約0.5mm,直徑為150mm.用切片機(jī)切片,以1mol/L的LiFP6為電解液按照極片/隔膜/極片的方式組裝成扣式電容器。電位區(qū)間-3.0-0V,掃描速度:1mV/s
實(shí)施例2。
稱取活性炭0.35g,球磨后碳納米管0.15g,分散于100mL去離子水中,分散劑為十二烷基硫酸鈉,超聲數(shù)分鐘,用高速剪切機(jī)攪拌數(shù)分鐘,形成活性炭-碳納米管分散液。取紙纖維0.5g,加入1000mL去離子水中,用高速剪切機(jī)將紙纖維打碎成懸浮液。將碳納米管分散液與紙纖維混合均勻抽濾制成碳納米管紙。厚度大約0.5mm,直徑為150mm.用切片機(jī)切片,以1mol/L的LiFP6為電解液按照極片/隔膜/極片的方式組裝成扣式電容器。
實(shí)施例3。
稱取球磨后的石墨烯0.35g,碳納米管0.15g, 分散于100mL去離子水中,分散劑為十二烷基硫酸鈉,超聲數(shù)分鐘,用高速剪切機(jī)攪拌數(shù)分鐘,形成活性炭-碳納米管分散液。取紙纖維0.5g,加入1000mL去離子水中,用高速剪切機(jī)將紙纖維打碎成懸浮液。將碳納米管分散液與紙纖維混合均勻抽濾制成碳納米管紙。厚度大約0.5mm,直徑為150mm.用切片機(jī)切片,以1mol/L的LiFP6為電解液按照極片/隔膜/極片的方式組裝成扣式電容器。