一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)能源材料領(lǐng)域，特別是一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]具有高功率、瞬間大電流充放電、使用壽命長(zhǎng)和節(jié)約能源等特點(diǎn)的超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置。超級(jí)電容器可提供超大電流的電力，可用于車輛啟動(dòng)電源、車輛的牽引能源和激光武器的脈沖能源。電極材料是超級(jí)電容器核心部件，其主要分為三大類型:碳基材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。金屬氧化物具有較高的能量密度和比電容，但其比表面積小、電導(dǎo)率極低、使用壽命短、價(jià)格昂貴且機(jī)械性能差。導(dǎo)電聚合物作為超級(jí)電容器電極材料，其比電容、導(dǎo)電性和穩(wěn)定性均介于碳基材料和金屬氧化物之間，但是缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴，加工處理困難，化學(xué)穩(wěn)定性差。所以人們普遍采用比表面積大、導(dǎo)電性好、電化學(xué)穩(wěn)定的碳基材料作為超級(jí)電容器的電極材料，然而碳基材料的比電容都很低，需要經(jīng)過處理才具有較好的比電容。稀土元素由于其特殊的性能，使得它較容易與其他物質(zhì)進(jìn)行摻雜，經(jīng)過摻雜的材料能明顯改善電化學(xué)性能，提高材料的大倍率充放電性能，提高超級(jí)電容器的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料及其制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實(shí)施:
一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:偏鋁酸鋰2-3、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2、蟲膠1-2、過硫酸鉀0.2-0.4、氯化稀土 3-5、氯鉑酸2_3、乙酸銠3_5、秸桿1000-1200、氯化鋅8-12、檸檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸餾水100-150 ；
所述改性乙炔黑是由下列重量份的原料制成:硫酸鋇3-5、乙炔黑40-60、木質(zhì)素1-2、二硫化鑰4_5、四氣化娃5_7、聚乙稀醇2_3、蒸飽水10-20 ;制備方法是:將硫酸鎖、木質(zhì)素、二硫化鉬加到四氯化硅的溶液中，超聲分散1-2小時(shí)，再將所得的物質(zhì)抽濾后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成懸濁液，再將懸濁液涂覆在經(jīng)臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700° C的條件下燒結(jié)3-5小時(shí)，自然冷卻至室溫后研磨成200-400目粉末即可。
[0005]本發(fā)明所述一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，由以下具體的步驟制成:
(1)將秸桿粉碎成細(xì)小顆粒狀，清洗干凈后烘干，水分控制在20-25%左右，再將氯化鋅和檸檬酸加到蒸餾水中，攪拌均勻后加入秸桿浸泡4-8小時(shí)，干燥除水后加到炭化爐中，先在250-350° C下低溫碳化1-2小時(shí)，升高溫度至450-550° C，繼續(xù)炭化1_2小時(shí)后備用；
(2)將蟲膠、鈦酸酯偶聯(lián)劑加到蒸餾水中，加熱至60-70°C攪拌均勻，再加入偏鋁酸鋰、氯化稀土、氯鉑酸、乙酸銠、過硫酸鉀和步驟(I)的物料，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加到微波干燥機(jī)中于130-150° C下干燥3-5小時(shí)；
(3)將步驟(2)的產(chǎn)物和改性乙炔黑混合，在氮?dú)獾臍夥障虑蚰?-3小時(shí)，再加到煅燒爐中繼續(xù)在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-750° C煅燒3-4小時(shí)，冷卻，粉碎即可得到。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明添加的改性乙炔黑具有增強(qiáng)了導(dǎo)電性能和改善高倍率充放電性能等優(yōu)點(diǎn)，添加的稀土元素容易與其他物質(zhì)進(jìn)行摻雜，并且明顯改善了電極的電化學(xué)性能，提高材料的大倍率充放電性能，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，流程短、設(shè)備依賴性低，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
[0007]具體實(shí)施方案
下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:偏鋁酸鋰2、鈦酸酯偶聯(lián)劑1、蟲膠1、過硫酸鉀0.3、氯化稀土 4、氯鉑酸2、乙酸銠3、秸桿1200、氯化鋅10、檸檬酸6、改性乙炔黑5、蒸餾水140 ；
所述改性乙炔黑是由下列重量份(公斤)的原料制成:硫酸鋇4、乙炔黑55、木質(zhì)素1、二硫化鉬4、四氯化硅7、聚乙烯醇2、蒸餾水17 ;制備方法是:將硫酸鋇、木質(zhì)素、二硫化鉬加到四氯化硅的溶液中，超聲分散1-2小時(shí)，再將所得的物質(zhì)抽濾后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成懸濁液，再將懸濁液涂覆在經(jīng)臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700° C的條件下燒結(jié)3-5小時(shí)，自然冷卻至室溫后研磨成200-400目粉末即可。
[0009]本發(fā)明所述一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，由以下具體的步驟制成:
(1)將秸桿粉碎成細(xì)小顆粒狀，清洗干凈后烘干，水分控制在20-25%左右，再將氯化鋅和檸檬酸加到蒸餾水中，攪拌均勻后加入秸桿浸泡4-8小時(shí)，干燥除水后加到炭化爐中，先在250-350° C下低溫碳化1-2小時(shí)，升高溫度至450-550° C，繼續(xù)炭化1_2小時(shí)后備用；
(2)將蟲膠、鈦酸酯偶聯(lián)劑加到蒸餾水中，加熱至60-70°C攪拌均勻，再加入偏鋁酸鋰、氯化稀土、氯鉑酸、乙酸銠、過硫酸鉀和步驟(I)的物料，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加到微波干燥機(jī)中于130-150° C下干燥3-5小時(shí)；
(3)將步驟(2)的產(chǎn)物和改性乙炔黑混合，在氮?dú)獾臍夥障虑蚰?-3小時(shí)，再加到煅燒爐中繼續(xù)在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-750° C煅燒3-4小時(shí)，冷卻，粉碎即可得到。
[0010]將電極材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照比例混合均勾，通過壓輥機(jī)制成薄片，干燥后壓在不銹鋼網(wǎng)集流體上，制成超級(jí)電容器，其參比電極為飽和甘汞電極，電解液為9mol/l的氫氧化鈉溶液，在-0.2V至0.8V的電壓范圍內(nèi)進(jìn)行恒流充放電測(cè)試，電流為0.2A/g時(shí)，比電容為278F/g，電流為ΙΟΑ/g時(shí)，比電容為162F/g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:偏鋁酸鋰2-3、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2、蟲膠1-2、過硫酸鉀0.2-0.4、氯化稀土 3_5、氯鉑酸2_3、乙酸銠3-5、秸桿1000-1200、氯化鋅8-12、檸檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸餾水100-150 ； 所述改性乙炔黑是由下列重量份的原料制成:硫酸鋇3-5、乙炔黑40-60、木質(zhì)素1-2、二硫化鑰4_5、四氣化娃5_7、聚乙稀醇2_3、蒸飽水10-20 ;制備方法是:將硫酸鎖、木質(zhì)素、二硫化鉬加到四氯化硅的溶液中，超聲分散1-2小時(shí)，再將所得的物質(zhì)抽濾后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成懸濁液，再將懸濁液涂覆在經(jīng)臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700° C的條件下燒結(jié)3-5小時(shí)，自然冷卻至室溫后研磨成200-400目粉末即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下具體的步驟制成: (1)將秸桿粉碎成細(xì)小顆粒狀，清洗干凈后烘干，水分控制在20-25%左右，再將氯化鋅和檸檬酸加到蒸餾水中，攪拌均勻后加入秸桿浸泡4-8小時(shí)，干燥除水后加到炭化爐中，先在250-350° C下低溫碳化1-2小時(shí)，升高溫度至450-550° C，繼續(xù)炭化1_2小時(shí)后備用； (2)將蟲膠、鈦酸酯偶聯(lián)劑加到蒸餾水中，加熱至60-70°C攪拌均勻，再加入偏鋁酸鋰、氯化稀土、氯鉑酸、乙酸銠、過硫酸鉀和步驟(I)的物料，攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后加到微波干燥機(jī)中于130-150° C下干燥3-5小時(shí)； (3)將步驟(2)的產(chǎn)物和改性乙炔黑混合，在氮?dú)獾臍夥障虑蚰?-3小時(shí)，再加到煅燒爐中繼續(xù)在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-750° C煅燒3-4小時(shí)，冷卻，粉碎即可得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保無污染的復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：偏鋁酸鋰2-3、鈦酸酯偶聯(lián)劑1-2、蟲膠1-2、過硫酸鉀0.2-0.4、氯化稀土3-5、氯鉑酸2-3、乙酸銠3-5、秸稈1000-1200、氯化鋅8-12、檸檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸餾水100-150；本發(fā)明添加的改性乙炔黑具有增強(qiáng)了導(dǎo)電性能和改善高倍率充放電性能等優(yōu)點(diǎn)，添加的稀土元素容易與其他物質(zhì)進(jìn)行摻雜，并且明顯改善了電極的電化學(xué)性能，提高材料的大倍率充放電性能，本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，流程短、設(shè)備依賴性低，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。
【IPC分類】H01G11-30, H01G11-34
【公開號(hào)】CN104867693
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510157801
【發(fā)明人】熊文華, 安東升, 江豪
【申請(qǐng)人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日