一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，由下列重量份的原料制成：絲瓜絡(luò)60?63、胖大海37?40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5?40、氯化鋰8?8.5、羧基及纖維素鈉7?9、硼氫化鈉2?3、納米鈦酸鋇6?7、硅烷偶聯(lián)劑kh5500.5?0.6、炭黑8?9、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末2?3、雙氰胺0.1?0.12、三乙醇胺0.7?0.8。本發(fā)明還添加納米鈦酸鋇、炭黑、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末等成分，通過(guò)一系列的處理工藝制成摻雜物料與植物基多孔炭材料共混，進(jìn)一步提高了材料的介電常數(shù)，力學(xué)性能以及加工性能，本發(fā)明材料制成的超級(jí)電容器在保證電容量的同時(shí)，可有效提高超級(jí)電容器的工作電壓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電極材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)對(duì)化石能源的過(guò)渡依賴(lài)和消耗造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)，為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能源的開(kāi)發(fā)和利用，新能源和新型能源裝置研究引起廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器是一類(lèi)介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的新型儲(chǔ)能器件，與傳統(tǒng)儲(chǔ)能器件相比，它同時(shí)具有較高的能量密度和功率密度，較長(zhǎng)的循環(huán)使用壽命，環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。隨著近年來(lái)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，超級(jí)電容器在起重機(jī)、叉車(chē)、新能源汽車(chē)、公共電子設(shè)施和工廠備用電源等方面的應(yīng)用趨勢(shì)逐漸增大。然而，超級(jí)電容器材料的導(dǎo)電性能差、局部分散不均勻、與電解液接觸面性能不穩(wěn)定等常見(jiàn)的冋題同樣關(guān)系著超級(jí)電容器基本性能。電極是決定超級(jí)電容器性能最關(guān)鍵因素，因此電極材料的研究一直是該領(lǐng)域?qū)W術(shù)界和工業(yè)界的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，由下列重量份的原料制成:絲瓜絡(luò)60-63、胖大海37-40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5-40、氯化鋰8_8.5、羧基及纖維素鈉7_9、硼氫化鈉2-3、納米鈦酸鋇6-7、硅烷偶聯(lián)劑kh5500.5-0.6、炭黑8-9、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末2-3、雙氰胺0.1-0.12、三乙醇胺0.7-0.8。
[0005]根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，由下列具體方法制備而成:
(1)將絲瓜絡(luò)在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時(shí)后自然冷卻至室溫，粉碎，過(guò)200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時(shí)后進(jìn)行噴霧干燥，得到混合粉末；
(2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，在100tC的溫度下保溫2小時(shí)，冷卻至室溫后將產(chǎn)物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時(shí)后過(guò)濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料；
(3)將硅烷偶聯(lián)劑kh550溶于20倍量的蒸餾水中，攪拌形成溶液，加入納米鈦酸鋇，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，將濾餅干燥后研磨待用；將炭黑放入鼓風(fēng)干燥箱中以100°C的溫度干燥2小時(shí)待用;將上述兩種粉末混合，加入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末、雙氰胺，放入球磨機(jī)中以60°C的溫度混合球磨2小時(shí)，最后在130°C的條件下噴霧干燥，得到混合物料； (4)將羧基及纖維素鈉加入10倍量的蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3 )得到的混合物料以及其余剩余成分，以1 O O轉(zhuǎn)/分的速度攪拌1.5小時(shí)后，將物料轉(zhuǎn)移到膠磨機(jī)中，以200轉(zhuǎn)/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度110-120 °C的條件下真空干燥6小時(shí)，取出后在臺(tái)式電動(dòng)壓片機(jī)上在1MPa的壓力下進(jìn)行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內(nèi)在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明采用絲瓜絡(luò)、胖大海等植物成分作為碳源，資源天然可再生，減少對(duì)化石能源的依賴(lài)，而且利用氯化鋅和氯化鋰混合鹽作為活化劑，不僅解決了利用氫氧化鉀活化工藝中易腐蝕反應(yīng)容器的缺點(diǎn)，而且制備出的植物基多孔炭材料具有最優(yōu)化的孔結(jié)構(gòu)以及孔尺寸的分布，具有良好的電化學(xué)性能，同時(shí)工藝簡(jiǎn)單，可行性高。
[0007]本發(fā)明還添加納米鈦酸鋇、炭黑、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末等成分，通過(guò)一系列的處理工藝制成摻雜物料與植物基多孔炭材料共混，進(jìn)一步提高了材料的介電常數(shù)，力學(xué)性能以及加工性能，本發(fā)明材料制成的超級(jí)電容器在保證電容量的同時(shí)，可有效提高超級(jí)電容器的工作電壓，提高了超級(jí)電容器的適用范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:絲瓜絡(luò)60、胖大海37、蒸餾水適量、氯化鋅39.5、氯化鋰8、羧基及纖維素鈉7、硼氫化鈉2、納米鈦酸鋇6、硅烷偶聯(lián)劑kh5500.5、炭黑8、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末2、雙氰胺0.1、三乙醇胺0.7。
[0009]根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，由下列具體方法制備而成:
(1)將絲瓜絡(luò)在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時(shí)后自然冷卻至室溫，粉碎，過(guò)200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時(shí)后進(jìn)行噴霧干燥，得到混合粉末；
(2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，在100tC的溫度下保溫2小時(shí)，冷卻至室溫后將產(chǎn)物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時(shí)后過(guò)濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料；
(3)將硅烷偶聯(lián)劑kh550溶于20倍量的蒸餾水中，攪拌形成溶液，加入納米鈦酸鋇，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，將濾餅干燥后研磨待用；將炭黑放入鼓風(fēng)干燥箱中以100°C的溫度干燥2小時(shí)待用;將上述兩種粉末混合，加入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末、雙氰胺，放入球磨機(jī)中以60°C的溫度混合球磨2小時(shí)，最后在130°C的條件下噴霧干燥，得到混合物料；
(4)將羧基及纖維素鈉加入10倍量的蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3 )得到的混合物料以及其余剩余成分，以1 O O轉(zhuǎn)/分的速度攪拌1.5小時(shí)后，將物料轉(zhuǎn)移到膠磨機(jī)中，以200轉(zhuǎn)/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度110 °C的條件下真空干燥6小時(shí)，取出后在臺(tái)式電動(dòng)壓片機(jī)上在1MPa的壓力下進(jìn)行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內(nèi)在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
[0010]以所述實(shí)施例中制備的電極為工作電極，金屬鎳為集電極，聚四氟乙烯為隔膜，以2mo 1/L氫氧化鉀為電解液，在1.2-2.5V的范圍內(nèi)，在恒流(5mA)下進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，在室溫下通過(guò)充放電曲線(xiàn)確定它的容量為1.68F，內(nèi)阻為1.68m Ω，循環(huán)容量保持率為98.5%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:絲瓜絡(luò)60-63、胖大海37-40、蒸餾水適量、氯化鋅39.5-40、氯化鋰8_8.5、羧基及纖維素鈉7-9、硼氫化鈉2-3、納米鈦酸鋇6-7、硅烷偶聯(lián)劑kh5500.5-0.6、炭黑8_9、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末2-3、雙氰胺0.1 -0.12、三乙醇胺0.7-0.8。2.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述一種摻雜鈦酸鋇的高介電常數(shù)的超級(jí)電容器電極材料，其特征在于，由下列具體方法制備而成: (1)將絲瓜絡(luò)在通入氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以5°C/min的升溫速率升溫至800°C，保溫炭化I小時(shí)后自然冷卻至室溫，粉碎，過(guò)200目篩待用;將胖大海在5倍量的蒸餾水中浸泡膨脹后去除果殼與外皮得到胖大海懸浮液，將上述200目粉末加入其中，攪拌均勻后，加入氯化鋅、氯化鋰，超聲2小時(shí)后進(jìn)行噴霧干燥，得到混合粉末； (2)將混合粉末放入水平管式爐中，在通入氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，在100tC的溫度下保溫2小時(shí)，冷卻至室溫后將產(chǎn)物放入2倍量的蒸餾水中超聲1.5小時(shí)后過(guò)濾，將得到的濾餅放入真空干燥箱中烘干，得到植物基多孔炭材料； (3)將硅烷偶聯(lián)劑kh550溶于20倍量的蒸餾水中，攪拌形成溶液，加入納米鈦酸鋇，充分?jǐn)嚢韬筮^(guò)濾，將濾餅干燥后研磨待用；將炭黑放入鼓風(fēng)干燥箱中以100°C的溫度干燥2小時(shí)待用;將上述兩種粉末混合，加入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂粉末、雙氰胺，放入球磨機(jī)中以60°C的溫度混合球磨2小時(shí)，最后在130°C的條件下噴霧干燥，得到混合物料； (4)將羧基及纖維素鈉加入10倍量的蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后加入步驟(2)得到的植物基多孔炭材料、步驟(3 )得到的混合物料以及其余剩余成分，以1 O O轉(zhuǎn)/分的速度攪拌1.5小時(shí)后，將物料轉(zhuǎn)移到膠磨機(jī)中，以200轉(zhuǎn)/分的速度研磨得到400目的漿料，然后將漿料均勻的涂布在集流體上，在溫度110-120 °C的條件下真空干燥6小時(shí)，取出后在臺(tái)式電動(dòng)壓片機(jī)上在1MPa的壓力下進(jìn)行壓片，裁剪后再次放入真空干燥箱內(nèi)在80°C的溫度下烘干至恒重即得。
【文檔編號(hào)】H01G11/86GK106024406SQ201610473233
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】劉勇, 肖亮, 王夢(mèng)鵬
【申請(qǐng)人】安徽江威精密制造有限公司