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稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器的制造方法

文檔序號:7009696閱讀:270來源:國知局
稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器,負(fù)極活性物質(zhì)是以稻殼為原料制備的活性炭,電解質(zhì)溶液由鋰鹽和水溶液組成,正極活性物質(zhì)是錳酸鋰。活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成負(fù)極片;錳酸鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成正極片,正負(fù)極片活性物質(zhì)質(zhì)量比為1∶1~1∶1.8;正極片和負(fù)極片以隔膜分隔,放入殼體中,注入電解質(zhì)溶液,封裝得到混合電容器?;钚蕴吭从诘練ぃ瑏碓磸V泛,有利于降低成本。
【專利說明】稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器,屬于新能源【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成為解決環(huán)境污染和緩解能源危機(jī)的一個比較好的途徑。國內(nèi)外主要汽車公司都進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā),部分已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。超級電容器作為一種功率特性明顯的動力電池,充電速度快,幾秒至數(shù)分鐘內(nèi)完成;循環(huán)壽命長,可達(dá)幾十萬次;工作溫度范圍寬,可在-40?70°C環(huán)境工作;安全性高,免維護(hù),是一種非常有應(yīng)用前景的動力電池,已經(jīng)引起了汽車界的廣泛關(guān)注。超級電容器可以與其他類型的動力電池匹配復(fù)合電源,例如,將鋰離子電池與超級電容器組成復(fù)合電源,作為汽車的動力源,超級電容器可以在啟動、加速、爬坡等大功率輸出工況工作,鋰離子電池提供汽車的續(xù)駛里程所需動力,二者的組合,提高了汽車的動力性能,延長了電池的使用壽命。然而,由于超級電容器的獨(dú)特儲能方式,增加了復(fù)合電源管理系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。因此,人們在優(yōu)化復(fù)合電源外部匹配組合的同時,積極探索電池和超級電容器的內(nèi)部組合,開發(fā)融合電池和超級電容器雙重特性的混合電容器,在保持超級電容器高功率密度的同時提高能量密度,從而滿足汽車使用要求。1997年俄羅斯的ESMA公司將AC/Ni (OH)2超級電容器成功用于汽車動力系統(tǒng),為混合電容器的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
[0003]從超級電容器和鋰離子電池所具有的特點(diǎn)可以看出,含鋰混合電容器是超級電容器提高能量密度和鋰離子電池提高功率密度的一個技術(shù)選擇。2001年美國TecordiaTechnologies的Amatucci等將Li4Ti5O12做為負(fù)極,與活性炭組裝成混合電容器,充放電過程中,活性炭正極表現(xiàn)出明顯的雙電層特性,電解質(zhì)陰離子在活性炭表面吸附/脫附;Li+在負(fù)極嵌入/脫出,器件的能量密度超過20Wh/kg (Journal of The ElectrochemicalSociety, 2001, 148 (8),A930-A939)。申請?zhí)?200710035205.3 的中國專利公開了一種混合超級電容器,正極活性材料采用鋰離子嵌入化合物和多孔炭材料的混合物,負(fù)極活性材料采用多孔炭材料和石墨類材料的混合物,兼具超級電容器和鋰離子電池雙功能儲能的特點(diǎn),保持鋰離子電池高電壓、高能量密度的同時,還具有超級電容器的高功率密度、大電流放電、良好的循環(huán)壽命等特性。申請?zhí)?00710035051.8的中國專利公開了一種兼具電容器與鋰離子電池特征的儲能器件及其制造方法,鋰離子電池正極材料與超級電容器電極材料的混合物或復(fù)合材料作為正極活性物質(zhì),電池極片與隔膜的組裝采用多芯卷繞及并聯(lián)組裝。申請?zhí)?01010280801.X的中國專利公開了一種磷酸鐵鋰負(fù)載在活性炭作為正極活性物質(zhì),制備方法成本低,混合電容器的充放電循環(huán)性能好,20C倍率下比容量大于60mAh/g。申請?zhí)枮?00410093962.2的中國專利公開了一種高電壓混合儲能電容器,將含銀的氧化物的負(fù)極材料制成糊狀物涂覆在金屬箔上,經(jīng)干燥、輥壓制成負(fù)極板后,嵌鋰再部分脫鋰化成,與活性炭正極組成超級電容器,具有約4V的最高工作電壓。
[0004]申請?zhí)?01110141359.7的中國專利公開了三星電機(jī)株式會社的一種制造鋰離子混合電容器的方法,利用真空氣相沉積法在隔膜的一個表面上形成鋰薄膜,該膜與負(fù)極接觸,預(yù)摻雜至負(fù)極中,負(fù)極集電體為具有多個通孔的網(wǎng)孔型,正極集電體是沒有孔的薄片形狀。申請?zhí)?01110078775.7的中國專利公開了三星電機(jī)株式會社的一種鋰離子混合電容器及其制造方法,第一電極由包括活性炭、水溶性金屬氧化物和水基粘合劑的第一電極材料構(gòu)成,第二電極由能夠可逆地脫嵌鋰離子的第二電極材料構(gòu)成。申請?zhí)?01110324729.0的中國專利公開了三星電機(jī)株式會社的一種鋰離子混合電容器,正極活性物質(zhì)包括石墨,其具有0.35?0.38nm的層間距,正極和/或所述負(fù)極摻雜有鋰離子,摻雜的正極相對于鋰離子具有2.1V或更低的電位,摻雜的負(fù)極相對于鋰離子具有0.1V或更低的電位。申請?zhí)?01110175590.8的中國專利公開了三星電機(jī)株式會社的一種用于鋰離子混合電容器的固體電解質(zhì)膜,該膜是通過鋰電解質(zhì)鹽、有機(jī)聚合物、以及無機(jī)材料的混合物施加在金屬的一個或兩個表面上制造而成。申請?zhí)?01110321951.0的中國專利公開了三星電機(jī)株式會社的一種鋰離子混合電容器,正極活性物質(zhì)中活性炭的含量為30?60wt%,負(fù)極包括預(yù)摻雜有鋰離子的碳材料,鋰離子的摻雜量為所述負(fù)極的容量的80?95%。
[0005]申請?zhí)?01080051132.7的中國專利公開了日本松下公司的一種預(yù)摻雜、低電阻的電化學(xué)電容器,該電容器負(fù)極電極層中所含的碳材料的表面形成了含有碳酸鋰的覆蓋膜,正極是在集電體的表面形成了吸附離子的正極電極層。申請?zhí)?00780024069.6的中國專利公開了日本松下公司的一種電化學(xué)電容器用負(fù)極的預(yù)處理法、制造方法以及使用該制造方法的電化學(xué)電容器,過氣相法或液相法中在基板上形成鋰層,然后轉(zhuǎn)印到負(fù)極層的表面。申請?zhí)?00780034678.X的中國專利公開了日本大發(fā)工業(yè)株式會社的一種混合電容器,在充放電循環(huán)中,用于擴(kuò)大電位范圍的呈現(xiàn)不可逆容量的正極、由可逆地吸附/脫附鋰離子的材料構(gòu)成的負(fù)極、以及含鋰離子的有機(jī)溶劑構(gòu)成的電解液。申請?zhí)?00980142601.3的中國專利公開了日本瑞翁株式會社的一種電極以及鋰離子混合電容器,該電極具有電極組合物層和集電體,組合物層含有電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電材料和粘合劑,集電體為具有貫通孔的集電體。申請?zhí)?00910126730.5的中國專利公開了日本信越化學(xué)工業(yè)株式會社一種非水電解質(zhì)混合電容器,采用化學(xué)氣相沉積的方法在鋰離子活性材料顆粒表面涂覆石墨導(dǎo)電層。申請?zhí)?00580001498.2的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,該電容器正極和負(fù)極短路后的正極及負(fù)極電位小于或等于2.0V,正極和負(fù)極分別在具有貫穿正反面的孔的正極集電體和負(fù)極集電體的雙面上,分別由正極活性物質(zhì)和負(fù)極活性物質(zhì)形成電極層,具有該正極和負(fù)極卷繞或?qū)盈B的單體結(jié)構(gòu),卷繞或?qū)盈B的電極的最外部為負(fù)極,通過使與負(fù)極相對配置的鋰離子供給源和負(fù)極和/或正極電化學(xué)接觸,預(yù)先將鋰離子承載在負(fù)極和/或正極中。申請?zhí)?00580001396.0的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,該電容器電解液中含有碳酸亞乙烯酯或其衍生物,正極和/或負(fù)極分別具備具有貫穿正反面的孔的集電體,通過負(fù)極和鋰離子供給源之間的電化學(xué)接觸摻雜鋰離子。申請?zhí)?00580004509.2的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,由2個或2個以上的電極單元構(gòu)成,在電極單元之間配置鋰金屬,通過使鋰金屬和負(fù)極和/或正極電化學(xué)接觸,預(yù)先將鋰離子承載在負(fù)極和/或正極中。申請?zhí)?00680032109.7的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,正極和負(fù)極隔著隔板層疊或卷繞,正極的面積小于負(fù)極的面積,并且在層疊或卷繞的狀態(tài)下,正極面實(shí)質(zhì)上包含在負(fù)極面內(nèi)。申請?zhí)?00680038604.9的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,負(fù)極活性材料是氫原子數(shù)和碳原子數(shù)之比等于或大于O且小于0.05的難石墨化碳,負(fù)極和/或正極預(yù)先摻雜鋰離子,使得當(dāng)電容放電到充電電壓一半時,相對于金屬鋰電位的負(fù)極電位可以等于或小于0.15V。申請?zhí)?00680042376.2的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,通過使所述負(fù)極和/或所述正極與鋰離子供給源之間以電化學(xué)方式接觸,將鋰離子摻雜到所述負(fù)極和/或所述正極中,正極與所述負(fù)極短路后,正極電位為小于或等于2.0V(相對于Li/Li+),以及正極和/或所述負(fù)極具有由金屬箔制成的集電體,該金屬箔具有多個貫穿其兩面的孔,通孔的內(nèi)切圓的平均直徑小于或等于lOOum。申請?zhí)?00680049541.7的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,在負(fù)極和/或正極中摻雜有鋰離子,正極和負(fù)極短路時,正極的電位可小于或等于2.0V,負(fù)極表面覆有聚合物。申請?zhí)?00710145884.X的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,正極和負(fù)極短路后正極相對于Li/Li+的電位小于或等于2V的方式,負(fù)極和/或正極預(yù)先摻雜鋰離子,正極中的正極層的厚度為18?108um。申請?zhí)?00710163254.5的中國專利公開了日本富士重工業(yè)株式會社的一種鋰離子混合電容器,負(fù)極采用002面的平均晶面間距為
0.335 ?0.337nm 的石墨。
[0006]現(xiàn)階段超級電容器未能在新能源車上大規(guī)模應(yīng)用,主要有以下幾方面原因。首先,由于動力電池技術(shù)限制,新能源車市場還沒有完全形成;其次,超級電容器核心技術(shù)、材料和產(chǎn)品過度集中,無法使整個產(chǎn)業(yè)的成本快速降低,正處于發(fā)展階段的國內(nèi)企業(yè)尤為被動,關(guān)鍵材料幾乎全部依賴進(jìn)口,成本居高不下;第三,超級電容器低的比能量阻礙了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展,尤其是在汽車領(lǐng)域。
[0007]活性炭材料作為超級電容器的關(guān)鍵材料直接影響到超級電容器的性能。目前,常用的活性炭的制備原料主要有石油基原料、煤基原料、污泥、植物原料以及它們組成的混合原料等。從原料成本角度看,污泥、植物原料以及它們組成的混合原料來源廣泛,成本低。申請公布號CN 102530941 A的中國專利公開了污泥基活性炭的制備方法。專利號US005883040A的美國專利公開了一種利用農(nóng)作物廢棄物制備活性炭的方法,專利號US006537947B1的美國專利公開了 一種低密度農(nóng)業(yè)廢棄物利用二氧化碳或者水蒸氣活化制備活性炭,專利號US8318356B2的美國專利公開了一種以小麥面粉、玉米面等為原料制備超級電容器用活性炭的方法。申請公布號CN 102627276 A的中國專利公開了果殼熱解制活性炭,申請公布號CN 102730683 A的中國專利公開了一種用棉桿基活性炭材料制備超級電容器電極材料的方法,申請公布號CN 101691225 A的中國專利公開了稻殼灰制活性炭,申請公布號CN 101700883 A的中國專利公開了稻殼以氫氧化鈉溶液或磷酸溶液活化得稻殼活性炭,申請公布號CN 101804988 A的中國專利公開了稻殼灰、固體碳酸鈉或碳酸鉀按一定比例均勻混合,置于高溫爐中活化得活性炭,申請公布號CN 101891189 A的中國專利公開了稻殼制備活性炭。申請公布號CN 101920966 A的中國專利公開了稻殼灰制活性炭,申請公布號CN 101993070 A的中國專利公開了稻殼采用氯化鋅活化制備活性炭,申請公布號CN 102001656 A的中國專利公開了稻殼經(jīng)酸堿處理再經(jīng)氯化鋅和氯化鉀共溶液活化制備活性炭,申請公布號CN 102020272 A的中國專利公開了以稻殼灰為原料,氫氧化鈉活化得到活性炭,申請公布號CN 102071267 A的中國專利公開了稻殼制備活性炭,申請公布號CN 102786052 A的中國專利公開了稻殼經(jīng)氯化鋅活化制備活性炭。[0008]作為混合電容器的另一極的活性材料,可以影響混合器件的比功率、充放電速率、以及循環(huán)壽命等。申請?zhí)?00710035056.0的中國專利公開了一種用于超級電容電池的石墨/活性炭復(fù)合負(fù)極材料的制造方法。申請?zhí)?00710035205.3的中國專利公開了一種正極活性電極材料、負(fù)極活性電極材料的制備方法。申請?zhí)?00710035238.8的中國專利公開了一種多孔炭包覆脫嵌鋰化合物復(fù)合材料,申請?zhí)?00910043835.4的中國專利公開了一種低溫?zé)峤庹闱喟彩苽涓弑堵输囯x子電容電池負(fù)極材料的方法。申請?zhí)?00910311112.8的中國專利公開了一種核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合碳負(fù)極材料,核層由表面納米化處理后的石墨類材料構(gòu)成,殼層由多孔炭材料構(gòu)成。申請?zhí)?01010177428.5的中國專利公開了一種具有高容量與庫侖效率的鋰離子負(fù)極。申請?zhí)?00410084316.X的中國專利公開了一種采用低嵌入電位的納米尖晶石型的Li8x/(x+4)Ti8/(x+4)04或一元或多元其他金屬元素?fù)诫s的化合物用于負(fù)極。申請?zhí)?00510110461.5的中國專利公開了一種正極采用高嵌入電位的鋰離子嵌入化合物L(fēng)iMn2_xMx04材料,申請?zhí)?00710011992.8的中國專利公開了一種非晶氧化鈦納米結(jié)構(gòu)負(fù)極材料。申請?zhí)?00710098687.7的中國專利公開了一種多孔炭或?qū)щ娋酆衔锘蚱鋸?fù)合物的正極材料。申請?zhí)?00810230187.9的中國專利公開了一種以氮化鋰為活性增強(qiáng)體,陶瓷粉為基體的復(fù)合材料,申請?zhí)?00810152756.2的中國專利公開了具有殼核結(jié)構(gòu)的鈦氧化物與碳材料的復(fù)合物,鈦氧化物覆蓋于碳材料的表面,申請?zhí)朇N201210142702.4的中國專利公開了鈦酸鋰與膨脹石墨及石墨烯的復(fù)合負(fù)極材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器,其是以稻殼基活性炭作為電極材料,混合電容器一極通過電化學(xué)反應(yīng)來存儲和轉(zhuǎn)化能量,另一極則通過電荷吸附擴(kuò)散來存儲能量;活性炭作為電荷吸附擴(kuò)散儲能的主要載體,影響到混合電容器的性能和成本,稻殼來源廣泛,有利于降低成本。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器,由正極、負(fù)極、隔膜、電解質(zhì)溶液、正負(fù)極連接及殼體組成,其特征在于:負(fù)極活性物質(zhì)是以稻殼為原料制備的活性炭,電解質(zhì)溶液由鋰鹽和水溶液組成,正極活性物質(zhì)是錳酸鋰?;钚蕴俊?dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成負(fù)極片;錳酸鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成正極片,正負(fù)極片活性物質(zhì)質(zhì)量比為1:1~1:1.8 ;正極片和負(fù)極片以隔膜分隔,放入殼體中,注入鋰鹽水溶液,封裝得到混合電容器。
[0011]在本發(fā)明中,稻殼經(jīng)過前處理、炭化、預(yù)處理、活化、后處理制備而成,比表面積^ 600m2/g ;前處理為稻殼除雜、粉碎;炭化為稻殼在惰性氣體氛圍下380~450°C炭化I~3h得到炭前驅(qū)體;稻殼炭前驅(qū)體經(jīng)由堿液和稀酸組合,或堿液和混合試劑組合,或混合試劑預(yù)處理;從而除去雜質(zhì)離子,在炭表面形成諸如羥基、羧基、環(huán)氧基等親水基團(tuán),水浸潤有利于活化劑在炭表面分布,改善活化效果。所用的堿性試劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種或它們的組合,混合試劑包括硫酸、過硫酸鹽、五氧化二磷;預(yù)處理炭700~900°C活化后經(jīng)洗滌,干燥,得到活性炭材料。
[0012]所用錳酸鋰(LiMn2O4)為尖晶石結(jié)構(gòu),理論比容量為148mAh/g,實(shí)際比容量110~120mAh/g;所述的隔膜為聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜、聚丙烯和聚乙烯復(fù)合膜、纖維隔膜中的一種;所述的電解質(zhì)溶液由硫酸鋰和水組成;所述的粘結(jié)劑為羥甲基纖維素、丁苯橡膠、聚四氟乙烯的一種或它們的組合。
[0013]本發(fā)明的積極效果:其將具有超級電容器的雙電層、鋰離子電池的嵌脫鋰儲能特征融合在同一單體中,所用的稻殼基活性炭制備工藝簡單,原料來源廣泛,有利于降低成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中的活性炭的SEM照片。
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中的水系混合電容器的不同電流密度的充放電曲線。
[0016]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中的水系混合電容器的5000次循環(huán)容量變化及效率曲線。
[0017]圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中的活性炭的SEM照片。
[0018]圖5是本發(fā)明實(shí)施例2中的水系混合電容器的不同電流密度的充放電曲線。
[0019]圖6是本發(fā)明實(shí)施例2中的水系混合電容器的5000次循環(huán)容量變化及效率曲線。
[0020]圖7是本發(fā)明實(shí)施例3中的活性炭的SEM照片。
[0021]圖8是本發(fā)明實(shí)施例3中的水系混合電容器的不同電流密度的充放電曲線。
[0022]圖9是本發(fā)明實(shí)施例3中的水系混合電容器的5000次循環(huán)容量變化及效率曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行說明,所述的實(shí)施例只是對本發(fā)明的權(quán)利要求的具體描述,權(quán)利要求包括但不限于所述的實(shí)施例內(nèi)容。
[0024]實(shí)施例1
(I)稻殼置于反應(yīng)爐,持續(xù)通入氬氣,升溫至40(TC恒溫lh,得到炭前驅(qū)體;炭前驅(qū)體在30%氫氧化鉀水溶液中加熱回流3h,洗滌;按照每克炭對應(yīng)3g過硫酸鉀及3g五氧化二磷加入到25ml濃硫酸中,攪拌,80°C恒溫3h,用混合溶液3倍去離子水稀釋,攪拌lh,洗滌,干燥,得到混合試劑處理的炭?;旌显噭┨幚硖颗c0.8倍質(zhì)量的去離子水高速攪拌lh,按照堿炭比3:1加入氫氧化鉀,繼續(xù)攪拌lh,放入鎳坩堝后置于馬弗爐中,400°C恒溫Ih,升溫至700°C活化lh,洗滌,干燥,得到比表面積620m2/g的活性炭。
[0025](2)按照計(jì)量配比80:15:5稱取錳酸鋰、納米碳纖維和聚四氟乙烯,制成電極膜,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到錳酸鋰正極;按照計(jì)量配比85:10:5稱取活性炭、納米碳纖維和聚偏氟乙烯,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到活性炭負(fù)極;與隔膜和錳酸鋰正極片疊放在紐扣殼體中,注入IM硫酸鋰溶液,制成水系混合電容器。如圖1-3所示。
[0026]實(shí)施例2
(I)稻殼置于反應(yīng)爐,持續(xù)通入氬氣,升溫至40(TC恒溫lh,得到炭前驅(qū)體;按照每克炭對應(yīng)3g過硫酸鉀及3g五氧化二磷加入到25ml濃硫酸中,攪拌,80°C恒溫3h,用混合溶液3倍去離子水稀釋,攪拌lh,洗滌,干燥,得到混合試劑處理的炭?;旌显噭┨幚硖颗cI倍質(zhì)量的去離子水高速攪拌lh,按照堿炭比3:1加入氫氧化鉀,繼續(xù)攪拌lh,放入鎳坩堝后置于馬弗爐中,400°C恒溫Ih,700°C活化lh,洗滌,干燥,得到比表面積1350m2/g的活性炭。
[0027](2)按照計(jì)量配比80:15:5稱取錳酸鋰、納米碳纖維和聚四氟乙烯,制成電極膜,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到錳酸鋰正極;按照計(jì)量配比85:10:5稱取活性炭、納米碳纖維和聚偏氟乙烯,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到活性炭負(fù)極;與隔膜和錳酸鋰正極片疊放在紐扣殼體中,注入IM硫酸鋰溶液,制成水系混合電容器。如圖4-6所示。
[0028]實(shí)施例3
(I)稻殼置于反應(yīng)爐,持續(xù)通入氬氣,升溫至40(TC恒溫lh,得到炭前驅(qū)體;炭前驅(qū)體在30%氫氧化鉀水溶液中加熱回流3h,洗滌;然后在2%磷酸溶液中浸泡3h,洗滌,干燥,得到稀酸處理的炭。稀酸處理炭與1.5倍質(zhì)量的去離子水高速攪拌lh,按照堿炭比3:1加入氫氧化鉀,繼續(xù)攪拌lh,放入鎳坩堝后置于馬弗爐中,400°C恒溫Ih,放入鎳坩堝后置于馬弗爐中,750°C活化lh,洗滌,干燥,得到比表面積2200m2/g的活性炭。
[0029](2)按照計(jì)量配比80:15:5稱取錳酸鋰、納米碳纖維和聚四氟乙烯,制成電極膜,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到錳酸鋰正極;按照計(jì)量配比85:10:5稱取活性炭、納米碳纖維和聚偏氟乙烯,涂敷鋼網(wǎng)集流體上,溫度120°C烘干至恒重,得到活性炭負(fù)極;與隔膜和錳酸鋰正極片疊放在紐扣殼體中,注入IM硫酸鋰溶液,制成水系混合電容器。如圖7-9所示。
【權(quán)利要求】
1.稻殼基活性炭作為電極材料的水系混合電容器,包括正極、負(fù)極、隔膜、電解質(zhì)溶液、正負(fù)極連接及殼體,正負(fù)極是由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑分別涂敷在集流體上制成,其特征在于:負(fù)極活性物質(zhì)是以稻殼為原料制備的活性炭,電解質(zhì)溶液由鋰鹽和水溶液組成,正極活性物質(zhì)是錳酸鋰;活性炭、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成負(fù)極片;錳酸鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑涂敷在集流體上制成正極片,正負(fù)極片活性物質(zhì)質(zhì)量比為1:1?1:1.8 ;正極片和負(fù)極片以隔膜分隔,放入殼體中,注入IM鋰鹽水溶液,封裝得到混合電容器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼基活性炭作為電極材料的水系系混合電容器,其特征是所述的活性炭是稻殼經(jīng)過前處理、炭化、預(yù)處理、活化、后處理制備而成,比表面積> 600m2/g ;其中前處理為稻殼除雜、粉碎;炭化為稻殼在惰性氣體氛圍下380?450°C炭化I?3h得到炭前驅(qū)體;稻殼炭前驅(qū)體經(jīng)由堿液和稀酸組合,或堿液和混合試劑組合,或混合試劑預(yù)處理;從而除去雜質(zhì)離子,在炭表面形成諸如羥基、羧基、環(huán)氧基等親水基團(tuán),水浸潤有利于活化劑在炭表面分布,改善活化效果;預(yù)處理炭700?900°C活化后經(jīng)洗滌,干燥,得到活性炭材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稻殼基活性炭作為電極材料的水系系混合電容器,其特征是所述的堿性試劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉中的一種或它們的組合,混合試劑包括硫酸、過硫酸鹽、五氧化二磷。
【文檔編號】H01G11/06GK103545114SQ201310521298
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】榮常如, 陳書禮, 韓金磊, 張克金, 馬千里 申請人:中國第一汽車股份有限公司
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