[发明专利]一种利用甘蔗渣制备高压水系超级电容器电极材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用甘蔗渣制备高压水系超级电容器电极材料的方法。以废弃物甘蔗渣为碳源、ZnCl₂为活化剂，采用高温碳化一步法，制备掺杂多原子的多孔碳材料。此类孔状结构使掺杂的碳材料具有双层电容的特征，其本身较大的比表面积，有利于电解液浸润和载流子在电极材料内部传输和迁移，提高此碳基材料的电化学性能。本发明中，以此碳材料为电极材料进行组装测试，得到的对称性超级电容器，在水系电解液硫酸钠（Na₂SO₄）中，低电流密度下仍能达到1.8V的超高电压窗口。此外,本发明方法选择了废弃甘蔗渣为原料，不仅有利于解决能源短缺问题，还能有效的降低了电极材料成本；制作流程简单，原料及产物环保，无毒性，易于控制及规模化。

主权项

1.一种利用甘蔗渣制备高压水系超级电容器电极材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将甘蔗渣粉碎至细颗粒，过200目滤网，放置于鼓风干燥箱，80 ℃条件下干燥，直至达到恒定重量，制得甘蔗渣粉，待用；（2）取步骤（1）制备的甘蔗渣粉与ZnCl₂混合，并加入蒸馏水搅拌均匀，所得混合物在110 ℃下进行干燥；（3）使用管式炉，在氩气保护下，将步骤（2）干燥后的样品在800 ℃下热处理2 h，升温速率为2 ℃/min，最后自然冷却至室温，得到黑色产物；（4）用0.5 M HCl将产物进行清洗，去除Zn²⁺和杂质，随后用蒸馏水洗涤至pH=7，清洗后的样品在100℃下真空干燥，得到多孔碳；（5）按照质量比为8:1:1称取步骤（4）制得的多孔碳、乙炔黑和聚偏氟乙烯，在研钵中研磨，加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂混合均匀并涂覆于1×1 cm²的钢网上，然后置于真空干燥箱中100 ℃下真空干燥12 h，即制得高压水系超级电容器电极材料；所述甘蔗渣粉与ZnCl₂ 的质量比为1:1、2:1或1:2。