[发明专利]一种超级电容器的电极材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种超级电容器的电极材料的制备方法，将聚对苯二甲酰对苯二胺纤维在二甲基亚砜里与氢氧化钾一起搅拌至完全溶解得到凯夫拉纳米纤维的二甲亚砜分散液，再加入乙酸锰溶液，搅拌均匀，得到絮状分散溶液，将其真空抽滤后放入冷冻干燥机冻干，最后将材料放入管式炉里高温煅烧即可得到超级电容器电极材料。通过本发明的方法获得的电极材料的电化学性能优异，拥有较高的比电容，且在较大电流密度下的恒流充放电过程中展现了快充慢放的性能，极具商业推广价值，在未来的储能领域拥有较好的发展前景。

技术领域

本发明属于电学领域，涉及一种电极材料，具体来说是一种超级电容器的电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器(EDLC)又叫双电层电容器，作为一种介于传统电容器和电池之间的新型无维护储能器件，现在已经成为了人们关注和研究的热点。其比功率是电池的10倍以上，储存电荷的能力比普通电容器更高，而且具有很多优点入工作温度范围广、可快速充放电且循环寿命长、无污染零排放等。而电极材料对超级电容器的性能的改进起到非常重要的作用，可以说是超级电容器最为核心的部分，因此开发具有优异性能的电极材料是超级电容器研究中最为关键的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器的电极材料的制备方法，所述的这种超级电容器的电极材料的制备方法要解决现有技术中的超级电容器比容量不高、电化学性能不强的技术问题。

本发明提供了一种超级电容器的电极材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将凯夫拉纤维剪成0.1~20厘米长的短线；

2)称取氢氧化钾，研磨成粉；

3)将凯夫拉纤维和氢氧化钾倒入二甲亚砜溶剂里搅拌72~240小时至凯夫拉纤维完全溶解，得到凯夫拉纳米纤维的二甲亚砜分散液，凯夫拉纤维、氢氧化钾和二甲亚砜溶剂的物料比为0.1~2克：1.0~3.0克：500~2000毫升；

4)将浓度为1~5 mg/mL的乙酸锰溶液和上述的凯夫拉纳米纤维的二甲亚砜分散液混合，所述的乙酸锰溶液和凯夫拉纳米纤维的二甲亚砜分散液的体积比为100 ~200毫升：100~200毫升，搅拌1~5小时至分散液混合均匀；

5)将步骤4）混合好的絮状分散液体，真空抽滤，并用去离子水将其钾离子洗干净之后取固体；

6)将步骤5）得到的固体放入冷冻干燥机干燥72~120小时后，在氮气保护下，600~900摄氏度下高温煅烧碳化，取出碳化固体研磨成粉；

7)将步骤6）得到的粉末材料、乙炔黑、聚偏氟乙烯按质量比为50-99:1-49:1-49混合，研磨均匀后即可作为超级电容器电极材料。

进一步的，所述的凯夫拉纤维与氢氧化钾的质量比在1:1~1:5之间。

进一步的，所配的乙酸锰溶液的浓度在2mg/mL。

进一步的，步骤5）真空抽滤的固体需要通过冷冻干燥24小时~72小时。

进一步的，步骤6）高温煅烧必须在氮气保护下，温度在600~900度，并保温3小时以上，升温速率在2~10度/分钟。

进一步的，在步骤7）中，聚偏氟乙烯在研磨前溶解在N-甲基吡咯烷酮中。

本发明将聚对苯二甲酰对苯二胺(凯夫拉纤维) 纤维在二甲基亚砜（DMSO）里与氢氧化钾（KOH）一起搅拌至完全溶解得到凯夫拉纳米纤维的二甲亚砜分散液。再加入乙酸锰溶液，搅拌均匀，得到絮状分散溶液。将其真空抽滤后放入冷冻干燥机冻干。最后将材料放入管式炉里高温煅烧即可得到超级电容器电极材料。通过本发明的方法获得的电极材料的电化学性能优异，拥有较高的比电容，且在较大电流密度下的恒流充放电过程中展现了快充慢放的性能。