[发明专利]一种利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法

权利要求书

1.一种利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于，其方法步骤如下：

（1）稻壳预处理

将洗净、干燥的稻壳粉碎、过筛80目备用；将稻壳粉与碱溶液按一定固液比混匀，一定温度下反应，除去稻壳原料中不起模板作用的SiO₂，再经抽滤、洗涤、烘干获得前驱体稻壳；

（2）原位置换/协同活化制备稀土/3D多级孔道炭复合材料

将前驱体稻壳、稀土氧化物与碱液按一定固液比混合均匀，转移至水热反应釜中，一定温度下水热反应，再超声1 h，抽滤、洗涤、烘干，获得的炭前驱体与固体碱按一定比例研磨混匀，转移至镍坩埚中，置于管式炉中保温并通氩气活化；降温后，再经蒸馏水反应洗涤、干燥、研磨获得稀土/3D多级孔道炭复合材料；

（3）混合电极的自组装与纽扣式超级电容器安装

将稀土/3D多级孔道炭复合材料、导电剂乙炔黑和粘结剂聚四氟乙烯按85:10:5质量比在乙醇中搅拌混匀，随后边加热边蒸干，将蒸干后的混合物擀压成片状，80℃干燥后，裁成1cm×1 cm大小的方形炭片；将方形炭片与大小相同的集流体经压片机压制在一起完成混合电极的自组装；将相同的两个混合电极安装在纽扣电池中，用水系隔膜将两个电极片分隔，装入电解液，使用封装机封装，组成纽扣式池超级电容器。

2.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（1）中的碱液是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙溶液，固液比为1:5~1:10，反应温度为30~100℃，反应时间为1~3 h。

3.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（2）中的稀土氧化物是镧系氧化物。

4.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（2）中的碱液是氢氧化钠、氢氧化钾溶液，固液比为1:5~1:10，碱液浓度为4wt%~10 wt%，水热反应温度为90~180℃，水热反应时间为1~3.5 h。

5.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（2）中的固体碱是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾，炭前驱体与固体碱比例为1:1~1:5，活化温度为600~900℃，活化时间为1~3 h。

6.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（3）中的集流体是泡沫镍、不锈钢网、金属钛网。

7.如权利要求1所述的利用稀土/3D多级孔道炭复合材料制备超级电容器的方法，其特征在于：步骤（3）中的电解液是6 M KOH、1 M Na₂SO₄、1 M Et₄NBF₄/PC。