[发明专利]一种电化学电容器极化电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，属于电化学和新能源材料领域。

背景技术

电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitor)，又称超级电容器，是上个世纪90年代发展起来的一种新型储能装置，它具有常规物理介质电容器和蓄电池的双重特性。与传统电容器相比，其比能量和比电容可提高1000倍以上；与传统蓄电池相比，其具有充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。超级电容器在环保动力，移动通讯，日常消费电子，电动交通工具，航空航天等领域具有广泛的应用前景，国家863计划已将超级电容器的研发作为一项关键技术列入发展规划。

电化学超级电容器通常由三个部分组成，即集电极、极化电极和电解液，其中极化电极的性能优劣最为关键。目前用于极化电极的材料主要有三类，分别为碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。其中碳素材料是目前使用较多的极化电极材料，常见的有普通活性炭、超级活性炭、碳微球和炭黑等。然而，由这些碳素材料作为极化电极的超级电容器的能量密度偏低，在高倍率充放电条件下比电容衰减很快，难以满足现代设备对超级电容器高比能量、高功率密度和长寿命循环的使用需求。因此，开发适用于超级电容器极化电极的新型的电极材料，研究其界面电化学性能，对于改进超级电容器性能具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量大大提高的电化学电容器极化电极材料的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种电化学电容器极化电极材料的制备方法，包括如下步骤：

(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；

(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；

(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；

(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；

(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应；

(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。

作为优选的，所述的金属氧化物的加入量为15％。

作为优选的，所述的金属氧化物为在120℃干燥4h处理的二氧化锰。

作为优选的，所述的步骤(E)的活化时间为20-25小时。

作为优选的，所述的活化时间为24小时。

作为优选的，所述的步骤(E)是在加热的条件下进行，所述的加热温度为30℃-70℃。

作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为20％-60％。

作为优选的，所述的步骤(E)的硝酸浓度为40％。

本发明的有益效果是生产成本低，制备方法简单，价格便宜，质量轻，比电容量得到了大大的提高，功率密度高和使用寿命长。

具体实施方式

(A)选材：采用正交试验设计法向单位份数的针状焦内加入5％-25％的金属氧化物；本实施例的金属氧化物为的加入量为15％，所述的金属氧化物为在120℃干燥4h处理的二氧化锰。(B)掺杂复合：用高温流化床反应器对步骤(A)选定的材料进行超细颗粒掺杂复合；(C)高温处理：用高温电炉在除氧、高温600℃条件下煅烧步骤(B)所得材料使之多孔化；(D)物理修饰：采用超声波法处理步骤(C)所得的材料；(E)活化处理：将步骤(D)所得材料与硝酸进行反应，所述的步骤(E)的活化时间为1-25小时，在加热的条件下进行活化。所述的步骤(E)的硝酸浓度为20％-60％，本实施例的活化时间为24小时，硝酸浓度为40％，在加热温度为30℃-70℃的条件下进行活化；(F)过滤烘干：用蒸馏水将步骤(E)所得反应液过滤至中性，并在80℃-90℃的条件下烘干，形成具有针状焦层间填充金属氧化物结构的多孔电极材料。

以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围，即凡依本发明所作的均等变化与修饰，皆为本发明权利要求范围所涵盖，这里不再一一举例。