[发明专利]一种利用1;3;5-三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法

说明书

本发明公开一种利用1,3,5‑三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法，包括以下步骤：(1)将1,3,5‑三咪唑基苯放在高温炉中，在氩气或者氮气惰性气体氛围中，每分钟以5℃的加热速率从室温升温至500‑800℃，恒温1‑3h，随后自然冷却到室温，即得超级电容器专用TIB活性炭；(2)以1‑10wt％聚四氟乙烯、5‑20wt％乙炔炭黑和70‑94wt％步骤(1)制得的专用TIB活性炭为原料组分加工制成电极材料，然后采用该电极材料组装得到超级电容器。该超级电容器的电容值≥100Fg^‑1，经过5000圈循环后，电容值≥90％初始值。本发明克服了原有直接掺杂含氮元素原料技术氮元素利用率低、难定量、有污染的缺陷，是具备氮元素定量、全部利用、无污染的绿色工艺。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及超级电容器，更为具体地说是涉及一种利用1,3,5-三咪唑基苯为新碳源制备超级电容器的方法。

背景技术

超级电容器作为一种新型储能装置，应用领域包括电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等，有着巨大的应用价值和市场潜力。据统计，超级电容器的市场容量每年增长率超过了40％。

超级电容器作为一种新型储能装置，具有超级储电能力。与传统的电池相比，它具有高度可逆，寿命超长，输出、输入功率超大，具有很宽的电压范围和工作温度范围等特点。而且与传统电解电容器相比，它的能量密度高上千倍，而漏电流小几个数量级。它兼具了电池的高能量贮存特性以及电容器的高功率输出特性。可见，如何提高电容量和耐久性是超级电容器的重要研究方向。

另外，做活性炭的材料很多，但适合做超级电容器的碳源还是有限的。所以人们一直在开拓新的碳源。另一方面，活性炭掺氮可以提高活性炭超级电容器的性能，目前多用直接掺杂尿素、三聚氰胺等含氮化合物达到掺氮的目的。但是这种方法一方面氮元素利用率低，在活性炭材料中N不容易定量，另一方面未利用的掺杂原料不易去除，造成二次污染,不符合绿色工艺生产标准。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种利用1,3,5-三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种利用1,3,5-三咪唑基苯为碳源制备超级电容器的方法，包括以下步骤：

(1)将1,3,5-三咪唑基苯放在高温炉中，在氩气或者氮气惰性气体氛围中，每分钟以5℃的加热速率从室温升温至500-800℃，恒温1-3h，随后自然冷却到室温，即得超级电容器专用TIB活性炭；

(2)以1-10wt％聚四氟乙烯、5-20wt％乙炔炭黑和70-94wt％步骤(1)制得的专用TIB活性炭为原料组分加工制成电极材料，然后采用该电极材料组装得到超级电容器。

优选的，步骤(1)中：TIB活性炭的制备条件是在600-700℃，恒温1-3h。

更加优选，TIB活性炭的制备条件是在600℃，恒温2h。

优选的，步骤(2)中，超级电容器的电极材料由以下重量份的原料组分组成：75-85份TIB活性炭、5-8份聚四氟乙烯和10-15份乙炔炭黑。

更加优选，超级电容器的电极材料由以下重量份的原料组分组成：80份TIB活性炭、5份聚四氟乙烯和15份乙炔炭黑。

本发明的有益技术效果是：

(1)TIB通常作为合成配位化合物的配位体，本发明拓展了它作为超级电容器新碳源的用途；

(2)作为新碳源，由于TIB中的氮元素不仅是定量，而且是以分子、原子尺寸上的分散于碳原子中。所以它克服了原有直接掺杂含氮元素原料(如尿素、三聚氰胺)技术氮元素利用率低、难定量、有污染的缺陷，是具备氮元素定量、全部利用、无污染的绿色工艺。