本發(fā)明屬于建筑材料，尤其涉及到一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器及制備方法。
背景技術(shù)：
1、在隨著可再生能源的應(yīng)用越來越多，人們對新型儲能技術(shù)的渴求也越來越強(qiáng)烈?？稍偕茉床▌有源?，需要儲能系統(tǒng)對能源和需求進(jìn)行匹配。低成本儲能系統(tǒng)——水泥和炭黑，就可制成超級電容器。這種新型儲能系統(tǒng)可幫助可再生能源得到更廣泛的應(yīng)用。但目前水泥基炭黑超級電容器研究較少；水泥基材料自身電阻偏大，不適宜做電解質(zhì)材料，需要添加導(dǎo)電材料改善其導(dǎo)電性能；水泥漿體本身無法進(jìn)行離子傳導(dǎo)，并且離子交換膜存在易產(chǎn)生皺褶、與膠凝材料界面粘結(jié)性差，導(dǎo)致電容器開裂等問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器及制備方法，本發(fā)明的水泥基炭黑電容器的電解質(zhì)分離器相比于普通隔膜孔隙率高50％以上，同時(shí)內(nèi)部充分還有導(dǎo)電粒子，加快傳導(dǎo)離子的效率60％以上，延長了電容器使用壽命。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明專利提供的技術(shù)方案如下：
3、一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，包括電極、電解質(zhì)分離器層和電解質(zhì)，所述電解質(zhì)兩端分別設(shè)置有電極，所述電解質(zhì)中部設(shè)置有電解質(zhì)分離器層；所述電極和電解質(zhì)為水泥基炭黑材料制備，所述電解質(zhì)分離器層包括水泥、離子交換樹脂和堿性溶液，所述，所述水泥基炭黑材料按照重量百分?jǐn)?shù)記，包括以下各組份：水泥14.9％-65.0％、炭黑0.5％-40％和水25.2％-62.3％；
4、所述電解質(zhì)分離器層具體制備過程為：將水泥、離子交換樹脂和堿性溶液依次混合均勻，得到電解質(zhì)分離器層。
5、進(jìn)一步地，所述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
6、進(jìn)一步地，所述水泥基炭黑材料的流動度大于等于160mm。
7、進(jìn)一步地，所述離子交換樹脂為ira-402(oh)。
8、進(jìn)一步地，所述的堿性溶液包括氫氧化鉀、單水氫氧化鋰和去離子水；所述氫氧化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.6％，所述單水氫氧化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％。
9、一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器的制備方法，該方法具體包括如下步驟：
10、s1，按照重量百分比稱量水泥和低摻量炭黑并攪拌均勻得到凝膠材料a，攪拌時(shí)間不少于1min；
11、s2，按照重量百分比稱量水并倒入凝膠材料a中，攪拌均勻得到混料b，攪拌時(shí)間不少于1min；
12、s3，將混料b倒入電容器模具中振搗并抹平表面，當(dāng)電容器模具中的混料b達(dá)到終凝狀態(tài)后，將電容器模具拆除并對成型的混料b養(yǎng)護(hù)7天后得到電容器電極；
13、s4，將制得的電容器電極在1mol/l氯化鉀溶液中浸泡4小時(shí)，使電極內(nèi)部充分充滿離子。
14、s5，將水泥與高摻量的炭黑混合并攪拌均勻得到凝膠材料c，攪拌時(shí)間不少于1min；
15、s6，將水倒入凝膠材料c中并攪拌均勻得到混料d，攪拌時(shí)間不少于1min；
16、s7，向電容器模具中放入制備好的電容器電極，再向模具中倒入混料d，使混料d與電容器電極的高度達(dá)到模具高度的一半，振搗并抹平模具中混料d的表面并靜置1h，獲得電容器電解質(zhì)；
17、s8，將一定量的氫氧化鉀、單水氫氧化鋰和去離子水充分混合并攪拌均勻得到堿性溶液，攪拌時(shí)間不少于1min。
18、s9，將水泥、離子交換樹脂和堿性溶液混合并攪拌均勻，得到電解質(zhì)分離器層，攪拌時(shí)間不低于1min。
19、s10，在電容器模具中的電容器電解質(zhì)表面倒入電解質(zhì)分離器層，再將制備好的混料d倒入電容器模具中獲得電容器電解質(zhì)，在電容器電解質(zhì)上方放置電容器電極；
20、s11，當(dāng)電容器模具中的電容器電解質(zhì)達(dá)到終凝狀態(tài)后，將電容器模具拆除，并養(yǎng)護(hù)7天后獲得水泥基炭黑電容器。
21、進(jìn)一步地，所述低摻量炭黑中炭黑含量為0.5％-10％，所述高摻量中炭黑含量為10-40％。
22、進(jìn)一步地，所述電極模具尺寸為100mm*100mm*20mm；電容器模具尺寸為120mm*120mm*120mm。
23、基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明專利一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器及制備方法經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用取得了如下技術(shù)效果：
24、1.本發(fā)明一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器的制備方法中的水泥基炭黑電容器的電解質(zhì)分離器層相比于普通隔膜孔隙率高50％以上，同時(shí)內(nèi)部充分還有導(dǎo)電粒子，加快傳導(dǎo)離子的效率60％以上，延長了電容器使用壽命。
25、2.本發(fā)明一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器中電解質(zhì)分離器層相比于普通隔膜，解決了水泥漿體本身無法進(jìn)行離子傳導(dǎo)，并且離子交換膜存在易產(chǎn)生皺褶、與膠凝材料界面粘結(jié)性差，導(dǎo)致電容器開裂等問題。
26、3.本發(fā)明一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器及制備方法。
27、4.本發(fā)明一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器不占據(jù)建筑物額外空間，并承擔(dān)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)功能。
1.一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，其特征在于，包括電極、電解質(zhì)分離器層和電解質(zhì)，所述電解質(zhì)兩端分別設(shè)置有電極，所述電解質(zhì)中部設(shè)置有電解質(zhì)分離器層；所述電極和電解質(zhì)為水泥基炭黑材料制備，所述電解質(zhì)分離器層包括水泥、離子交換樹脂和堿性溶液，所述，所述水泥基炭黑材料按照重量百分?jǐn)?shù)記，包括以下各組份：水泥14.9％-65.0％、炭黑0.5％-40％和水25.2％-62.3％；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，其特征在于，所述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，其特征在于，所述水泥基炭黑材料的流動度大于等于160mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，其特征在于，所述離子交換樹脂為ira-402(oh)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器，其特征在于，所述的堿性溶液包括氫氧化鉀、單水氫氧化鋰和去離子水；所述氫氧化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.6％，所述單水氫氧化鋰的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98％。
6.一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器的制備方法，其特征在于，該方法具體包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器的制備方法，其特征在于，所述低摻量炭黑中炭黑含量為0.5％-10％，所述高摻量中炭黑含量為10-40％。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電解質(zhì)分離器的水泥基炭黑電容器的制備方法，其特征在于，所述電極模具尺寸為100mm*100mm*20mm；電容器模具尺寸為120mm*120mm*120mm。