[发明专利]高比容量超级电容器及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高比容量超级电容器及其制备方法，属于电容器制备领域。该方法将榴莲壳炭化并活化，经植物和微生物复合改性，最后冷冻干燥制得高比容量超级电容器。本发明以榴莲壳为原料制备超级电容器，解决了传统碳材料超级电容器以不可再生的化石资源为原料，制备过程复杂耗时，成本昂贵，而且对环境有污染的问题，通过碱活化扩大生物炭孔径，提高离子传输率，增大比容量，再经带有含氧官能团和含氮官能团的植物和微生物复合改性，增加生物炭表面官能团，进一步扩大比容量，又弥补了生物质炭材料大多数都是微孔材料，不利用离子的传输，制得的超级电容器比容量小的缺陷，具有广阔的应用前景。

主权项

一种高比容量超级电容器，其利用榴莲壳制备得到，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取1～2kg榴莲壳自然晾晒1～2周，将晒干的榴莲壳放入气流粉碎机中粉碎后过60目标准筛，将过筛后的榴莲壳碎块放入炭化炉中，向炉中通入氮气直至置换出所有空气，以10℃/min速率程序升温至400～500℃保温炭化1～2h，得到炭化预制体；（2）将上述得到的炭化预制体移入烧杯，向杯中加入浓度为0.5mol/L氢氧化钾溶液直至将炭化预制体完全浸没，放置在摇床上振荡活化过夜，过滤后将炭化预制体再次放入炭化炉，在氮气氛围下于700～800℃二次炭化2～3h，得到活化生物炭；（3）称取2～3kg龙芽草去除叶片留下根茎，用去离子水洗涤3～5遍后放入石臼中，用石杵捣碎研磨30～40min得到糊状龙芽草浆，按质量比为1:2将得到的龙芽草浆和上述活化生物炭混合均匀得混合物；（4）将上述混合物转入陶瓷发酵罐中，加入混合物总质量1～3%的偶氮二异丁腈，搅拌混合5～10min后按接种量为8%向罐中接入产黄纤维单胞菌，将发酵罐移入恒温箱，在28～32℃下保温发酵改性12～16天；（5）发酵结束后取出发酵产物，放入高压蒸汽灭菌器中在0.10～0.15MPa和120～122℃下灭菌10～15min，灭菌结束后向发酵产物中加入等体积的去离子水，移入超声振荡仪以200～300W功率超声处理20～30min得混合液；（6）待超声完毕，将混合液用卧式离心机以3000～4000r/min转速离心处理10～15min，分离得到下层黑色沉淀，将沉淀物放入真空冻干机中冻干后，即得高比容量超级电容器。