一種超級(jí)電容器電極材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器電極材料，具體涉及一種活性炭和石墨稀經(jīng)聚合物處理制成的電極材料。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器是一種很有應(yīng)用前景的新能源汽車動(dòng)力電源，具有比功率高，循環(huán)壽命長，大電流充放電，環(huán)境友好，安全及免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。電極是超級(jí)電容器的核心組成部分，電極材料直接影響到超級(jí)電容器的性能，目前常用的電極材料為活性炭。
[0003]隨著納米材料的發(fā)展，具有片層結(jié)構(gòu)的二維石墨烯材料引起廣泛關(guān)注。將其與電極材料復(fù)合，可以提升超級(jí)電容器的性能。但由于石墨烯的二維納米片層結(jié)構(gòu)使其極易團(tuán)聚在一起，石墨烯的性能優(yōu)勢不能被充分發(fā)揮出來。對(duì)于超級(jí)電容器，電極材料的比表面積直接影響比電容。為了提高材料的比表面積，可以通過化學(xué)或物理的方法在材料顆粒表面制成多孔。申請公布號(hào)CN 102115069 A的中國專利公開了具有多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯及其制備方法，申請公布號(hào)CN 102107868 A的中國專利公開了一種多孔石墨烯材料的制備方法，申請公布號(hào)CN 102757036 A的中國專利公開了多孔石墨烯的制備方法，申請公布號(hào)CN 102992313 A的中國專利公開了一種中孔發(fā)達(dá)的高比表面石墨烯及其制備方法，申請公布號(hào)CN 102849734 A的中國專利公開了一種多孔石墨烯的制備方法，申請公布號(hào)CN102826542 A的中國專利公開了一種具有中孔的高比表面活性石墨烯、其制備方法及其用途，申請公布號(hào)CN 103011152 A的中國專利公開了一種具有多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯材料及其制備方法，申請公布號(hào)CN 102874800 A的中國專利公開了一種中孔的活化石墨烯、其制備方法。
[0004]將石墨烯與炭化物的混合物在制備過程中直接活化成孔，可以得到多孔石墨烯與活性炭的復(fù)合材料。申請公布號(hào)CN 103771415 A的中國專利公開了一種石墨烯雜化高比表面積活性炭材料及其制備方法和應(yīng)用，利用對(duì)熱處理或者微波輻照得到的石墨烯粉末和椰殼碳化料混合，裝入反應(yīng)器中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下活化，反應(yīng)產(chǎn)物水洗，烘干制成品。申請公布號(hào)CN 103723720 A的中國專利公開了一種適用于超級(jí)電容器的石墨烯改性活性炭的制備方法，是以椰殼活性炭為原料，經(jīng)過去除雜質(zhì)，匹配特定參數(shù)石墨烯，在去離子水溶液中高溫活化，再經(jīng)過過濾、烘干后得到適用于超級(jí)電容器的石墨烯改性活性炭。申請公布號(hào)CN 103723721 A的中國專利公開了一種氧化石墨烯改性超級(jí)電容器用活性炭的制備方法，以果殼、木質(zhì)和秸桿活性炭中的一種或幾種為原料，經(jīng)過去除雜質(zhì)，匹配特定參數(shù)氧化石墨烯，在去離子水溶液中高溫活化，利用氨水和鹽酸羥胺將氧化石墨烯還原為石墨烯，再經(jīng)過除水烘干后得到改性超級(jí)電容器用活性材料。
[0005]石墨烯用作電極材料是超級(jí)電容器的重要發(fā)展方向，如何實(shí)現(xiàn)石墨烯的均勻分散，提高石墨烯比表面積的有效利用，是石墨烯應(yīng)用于超級(jí)電容器亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種超級(jí)電容器電極材料，包括活性炭、石墨烯及聚合物，通過聚合物處理活性炭和石墨烯，改善石墨烯的分散和比表面積的有效利用，來提高電極材料性能。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種超級(jí)電容器電極材料，包括活性炭、石墨烯及聚合物，其特征在于:聚合物處理活性炭和石墨烯，其按重量份數(shù)的組成為:0.1?2份的聚合物，30?90份的活性炭及8?70份的石墨稀，所述的石墨稀為多孔結(jié)構(gòu)，比表面積為 1500 ?2200m2/go
[0008]所述的聚合物為聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜中的一種或幾種。
[0009]所述的聚合物處理活性炭和石墨烯的方法為活性炭和石墨烯顆粒懸浮于溶劑中與聚合物溶液混合，然后將預(yù)處理的顆粒過濾和干燥；或者活性炭和石墨烯經(jīng)高剪切力和高沖擊力的一種或多種方式混合后與聚合物溶液混合；還可以活性炭和石墨烯、聚合物經(jīng)高剪切力和高沖擊力的一種或多種方式混合。
[0010]本發(fā)明的積極效果是石墨烯的多孔結(jié)構(gòu)可提高比表面積的有效利用，聚合物處理活性炭和石墨烯顆粒可以改善分散性和粘附性。該超級(jí)電容器電極材料易于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽洹?br>【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的聚丙烯腈處理活性炭和石墨烯制備的電極材料的EDS圖片，圖中箭頭標(biāo)出為N元素位置，聚丙烯腈分散較均勻。
[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1充放電曲線。
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的聚四氟乙烯處理的活性炭和石墨烯制備的電極材料的EDS圖片，圖中箭頭標(biāo)出為F元素位置，聚四氟乙烯分散較均勻。
[0014]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2的充放電曲線。
[0015]圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的聚醚砜處理的活性炭和石墨烯制備的電極材料的EDS圖片，圖中箭頭標(biāo)出為S元素位置，聚醚砜分散較均勻。
[0016]圖6是本發(fā)明實(shí)施例3的充放電曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明具體描述，所述的實(shí)施例只是對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求的具體描述，權(quán)利要求包括但不限于所述的實(shí)施例內(nèi)容。
[0018]實(shí)施例1
如圖1，2所示，稱取2份的聚丙烯腈、29份的多孔石墨烯、以及69份的活性炭，將聚丙烯腈溶于DMF形成的溶液，加入多孔石墨烯(比表面積2200m2/g)超聲lh，然后加入活性炭，攪拌3h ;除去DMF，100°C干燥至恒重，得到聚丙烯腈處理的超級(jí)電容器電極材料。
[0019]按90份電極材料、5份導(dǎo)電劑以及5份粘結(jié)劑，稱取(石墨烯和活性炭)、乙炔黑以及CMC和SBR (CMC:SBR=2:3，SBR為50%乳液)。CMC加入去離子水溶解后，加入電極材料攪拌lh，然后加入SBR乳液，繼續(xù)攪拌2h，靜置消泡，將混合均勻的漿料涂布在鋁箔上，真空干燥，裁切，作為超級(jí)電容器極片。
[0020]實(shí)施例2 如圖3，4所示，稱取2份的聚四氟乙烯、30份的多孔石墨烯、以及68份的活性炭，將多孔石墨烯(比表面積2200m2/g)在去離子水中超聲Ih形成混合液，加入活性炭，以及與活性炭相同質(zhì)量的乙醇，攪拌2h，加入聚四氟乙烯乳液(60%)，繼續(xù)攪拌2h，除去去離子水，80°C干燥至恒重，得到聚四氟乙烯處理的超級(jí)電容器電極材料。
[0021]按90份電極材料、5份導(dǎo)電劑以及5份粘結(jié)劑，稱取(石墨烯和活性炭)、VGCF、CMC和SBR(CMC:SBR=2:3，SBR為50%乳液)。CMC加入去離子水溶解后，加入電極材料攪拌2h，然后加入SBR乳液，繼續(xù)攪拌3h，靜置消泡，將混合均勻的漿料涂布在鋁箔上，真空干燥，裁切，作為超級(jí)電容器極片。
[0022]實(shí)施例3
如圖5，6所示，稱取0.1份的聚醚砜、9.9份的多孔石墨烯、以及90份的活性炭，將多孔石墨(比表面積1500m2/g)烯加入DMF溶液中超聲Ih形成混合液，加入聚醚砜超聲lh，然后加入活性炭，攪拌2h ;除去DMF，100°C干燥至恒重，得到聚醚砜處理的超級(jí)電容器電極材料。
[0023]按90份電極材料、5份導(dǎo)電劑以及5份粘結(jié)劑，稱取(石墨烯和活性炭)、碳納米管、CMC和SBR，(CMC:SBR=2:3，SBR為50%乳液)。CMC加入去離子水溶解后，加入電極材料攪拌lh，然后加入SBR乳液，繼續(xù)攪拌2h，靜置消泡，將混合均勻的漿料涂布在鋁箔上，真空干燥，裁切，作為超級(jí)電容器極片。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超級(jí)電容器電極材料，包括活性炭、石墨烯及聚合物，其特征在于:聚合物處理活性炭和石墨烯，其按重量份數(shù)的組成為:0.1?2份的聚合物，30?90份的活性炭及8?70份的石墨稀，所述的石墨稀為多孔結(jié)構(gòu)，比表面積為1500?2200m2/g。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種超級(jí)電容器電極材料，其特征在于所述的聚合物為聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚醚砜中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種超級(jí)電容器電極材料，其特征在于所述的聚合物處理活性炭和石墨烯的方法為活性炭和石墨烯顆粒懸浮于溶劑中與聚合物溶液混合，然后將預(yù)處理的顆粒過濾和干燥；或者活性炭和石墨烯經(jīng)高剪切力和高沖擊力的一種或多種方式混合后與聚合物溶液混合；還可以活性炭和石墨烯、聚合物經(jīng)高剪切力和高沖擊力的一種或多種方式混合。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種超級(jí)電容器電極材料，包括活性炭、石墨烯及聚合物，其特征在于，聚合物處理活性炭和石墨烯，其組成為：0.1～2份的聚合物，30～90份的活性炭及8～70份的石墨烯，所述的石墨烯為多孔結(jié)構(gòu)，比表面積為1500～2200m2/g。其材料制備簡單，易于規(guī)?；?br>【IPC分類】H01G11/48, H01G11/32, H01G11/34
【公開號(hào)】CN104966622
【申請?zhí)枴緾N201510407120
【發(fā)明人】榮常如, 楊光偉, 陳書禮, 韓金磊, 張克金, 魏曉川
【申請人】中國第一汽車股份有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月13日