CN104821234A - 一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料130-140、聚乙烯吡咯烷酮1-2、聚乙炔2-4、羧甲基纤维素1-2、葡萄糖酸锌1-2、高铝粉2-4、聚四氟乙烯1-2、二氧化铅2-3、氧化钨3-4、去离子水适量;本发明的超级电容器电极制备方法简单,操作方便,成本低,有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及化学能源材料领域,特别是一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展,人们对绿色能源和生态环境越来越关注。超级电容器又称电化学电容器,是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。与传统蓄电池相比,超级电容器具有较高的能量密度、功率密度和长循环寿命等,作为一种清洁、高效的新型储能器件,受到越来越多研究人员的关注,超级电容器技术的发展核心是电极材料。按照超级电容器研究领域的国际权威B.E.Conway教授对超级电容器的定义,可以将其分为两类:一类是双电层电容器,代表材料为多孔炭材料(活性炭、炭纤维、炭纳米管等);另一类是赝电容器,代表材料为金属氧化物(RuO2、IrO2等)以及导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物)。
我国是农业大国,伴随着各种农作物成熟后秸秆产量更是多达7亿多吨,除去将其用作燃料、建筑材料、饲料和肥料以及发电外,仍有60%的无法有效利用而遭废弃,不仅造成了大量的生物质能源浪费,也对环境造成了一定的影响。所以本发明利用农作物秸秆进行炭化、活化等步骤制成活性炭,作为电极的材料,并且添加了高铝粉解决了电池充电缓慢,不能大电流放电和比容量低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的,本发明通过以下方案实施:
一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料130-140、聚乙烯吡咯烷酮1-2、聚乙炔2-4、羧甲基纤维素1-2、葡萄糖酸锌1-2、高铝粉2-4、聚四氟乙烯1-2、二氧化铅2-3、氧化钨3-4、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸秆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1-2、导电炭黑2-4、石墨烯2-4、煅烧高岭土15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
本发明所述一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,由以下具体的步骤制成:将聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的聚乙炔、氧化钨、葡萄糖酸锌、高铝粉、聚四氟乙烯、二氧化铅充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
本发明的优点是:本发明通过对作物秸秆炭化、活化和掺杂改性,制备出高活性、高比表面积的炭,添加了高铝粉解决了电池充电缓慢,不能大电流放电和比容量低的问题。本发明的超级电容器电极制备方法简单,操作方便,成本低,有较好的应用前景。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,由下列重量份(公斤)的原料制成:改性秸秆复合材料130、聚乙烯吡咯烷酮1、聚乙炔3、羧甲基纤维素1、葡萄糖酸锌2、高铝粉3、聚四氟乙烯1、二氧化铅3、氧化钨4、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份(公斤)的原料制成:秸秆100、稀盐酸溶液39、氯化锌35、甲基三乙氧基硅烷1、钛酸锰2、导电炭黑4、石墨烯3、煅烧高岭土20、过硫酸钾0.7、超细玻璃纤维0.8;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
本发明所述一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,由以下具体的步骤制成:将聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的聚乙炔、氧化钨、葡萄糖酸锌、高铝粉、聚四氟乙烯、二氧化铅充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
以所述实施例中制备的电极为工作电极,铝箔为集电极,聚四氟乙烯为隔膜,1.0M三乙基甲基铵四氟硼酸盐的乙腈溶液为电解液,在1.2-2.5V的范围内,在恒流(5mA)下进行循环测试,容量:1.60F,内阻:1.4Ω·m,循环容量保持率(%):97.9。
Claims (2)
1.一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,其特征在于,由下列重量份的原料制成:改性秸秆复合材料130-140、聚乙烯吡咯烷酮1-2、聚乙炔2-4、羧甲基纤维素1-2、葡萄糖酸锌1-2、高铝粉2-4、聚四氟乙烯1-2、二氧化铅2-3、氧化钨3-4、去离子水适量;
所述改性秸秆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸秆100-120、稀盐酸溶液30-50、氯化锌30-50、甲基三乙氧基硅烷1-2、钛酸锰1-2、导电炭黑2-4、石墨烯2-4、煅烧高岭土15-25、过硫酸钾0.5-0.8、超细玻璃纤维0.5-1;制备方法是(1)将秸秆粉碎成8-20目,用水清洗干净后在100-120°C下干燥至恒重;(2)将秸秆原料与60%的氯化锌按照1:2-3的配比混合,搅拌均匀,浸渍24小时后放入马弗炉中,在600-700°C温度下活化1小时,然后经水洗、过滤、干燥得到活性炭备用;(3)将煅烧高岭土和活性炭加到稀盐酸溶液中,于室温下浸泡8-12小时,过滤,固体用蒸馏水洗涤至中性,滤液无氯离子检出,真空干燥后研磨粉碎过200-300目筛;(4)将步骤(3)的产物和蒸馏水按照粉体重量:0.1:30-50的比例混合均匀,加热至40-50°C,加入过硫酸钾、甲基三乙氧基硅烷,搅拌均匀,再加入其余剩余物质搅拌3-5小时,反应结束后经抽滤、干燥制得改性秸秆复合材料。
2.根据权利要求1所述一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料,其特征在于,由以下具体的步骤制成:将聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素加到去离子水中,高速搅拌形成粘稠的液体,再加入称量好的聚乙炔、氧化钨、葡萄糖酸锌、高铝粉、聚四氟乙烯、二氧化铅充分搅拌0.5-1小时,再加入改性秸秆复合材料先高速搅拌1-2小时,再转移到胶磨机中低速研磨得到200-400目的浆料,再将浆料均匀的涂布在集流体上,在温度100-110°C下真空干燥8-12小时,取出后在10MPa的压力下进行压片,裁剪后再次放入真空干燥箱内90-100°C温度下烘干至恒重即可。
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