[发明专利]多孔碳气凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及超级电容器电极材料领域，具体涉及一种多孔碳气凝胶材料及其制备方法。多孔碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将山药水凝胶材料与强碱溶液反应后再进行冷冻干燥处理。其原料易得且可再生，该方法对环境污染小，且能耗低，制备过程未引入电化学惰性的粘结剂。

技术领域

本发明涉及超级电容器电极材料领域，具体涉及一种多孔碳气凝胶材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一种性能介于传统电容器和二次电池之间的储能装置，具有充放电速率快、循环寿命长、绿色无污染等优点，广泛应用于便携式电子设备、混合动力汽车等领域。电极材料是决定超级电容器性能、尤其是比能量等的主要因素，要求具有良好的电荷传输性、电化学活性以及优越的稳定性。目前，商业化程度最高的超级电容器电极材料为碳基材料。然而，碳基电极材料主要由矿物原料转化而来，在开采使用的过程中对环境造成了极大污染且此类矿物原料具有不可持续性。因此，利用绿色可持续性的天然质为碳源来制备性能优良的超级电容器电极材料就显得尤为关键。

然而，在现有的研究中，基于生物质的碳材料都为纳米粉体材料，如基于柚子皮、柳絮等的多孔碳。在此类多孔碳电极材料的制备过程中，往往需要加入一定量电化学惰性的粘结剂，这不仅使得整个电极材料制备的工艺十分繁琐，而且在一定程度上堵塞了电荷的传输，降低了电极材料的导电性，导致电化学性能的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔碳气凝胶材料的制备方法，其原料易得且可再生，该方法对环境污染小，且能耗低，制备过程未引入电化学惰性的粘结剂。

本发明的另一目的在于提供一种多孔碳气凝胶材料，其可直接作用作超级电容器电极材料，而不需要额外的电极制备过程。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种多孔碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：将山药水凝胶材料与强碱溶液反应后再进行冷冻干燥处理。

本发明提出一种多孔碳气凝胶材料，其通过上述多孔碳气凝胶材料的制备方法制备得到。

本发明多孔碳气凝胶材料及其制备方法的有益效果是：该制备方法以绿色且可再生的山药为原料，不仅可以满足持续发展和环境保护的需求，且来源十分广泛，价格低廉。与常规方法制备的活性炭粉末材料相比较，所制备的多孔碳气凝胶材料可以直接作为超级电容器的电极材料使用，避免引入电化学惰性的粘结剂，简化工艺。多孔碳气凝胶材料是一种基于生物质的无粘结剂的理想电极材料，其能量密度高，可以直接用作超级电容器电极材料，而不需要额外的电极制备过程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为循环伏安法对实施例1的多孔碳气凝胶材料的基本电化学性质进行检测的检测结果图谱；

图2为恒电流充放电测试对实施例1的多孔碳气凝胶材料的进行检测的检测结果图谱；

图3为循环伏安法对实施例2的多孔碳气凝胶材料的基本电化学性质进行检测的检测结果图谱；

图4为恒电流充放电测试对实施例2的多孔碳气凝胶材料的进行检测的检测结果图谱；

图5为循环伏安法对实施例3的多孔碳气凝胶材料的基本电化学性质进行检测的检测结果图谱；

图6为恒电流充放电测试对实施例3的多孔碳气凝胶材料的基本电化学性质进行检测的检测结果图谱。

具体实施方式