一种高铝粉/改性秸秆复合电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]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，受到越来越多研宄人员的关注，超级电容器技术的发展核心是电极材料。按照超级电容器研宄领域的国际权威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(Ru02、11<)2等)以及导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物)。
[0003]我国是农业大国，伴随着各种农作物成熟后秸杆产量更是多达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杆进行炭化、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】
[0004]本发明的目的是提供一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料及其制备方法。
[0005]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/改性秸杆复合电极材料，由下列重量份的原料制成:改性秸杆复合材料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；
所述改性秸杆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸杆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(I)将秸杆粉碎成8_20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与60%的氯化锌按照I: 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I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、干燥制得改性秸杆复合材料。
[0006]本发明所述一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料，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，再加入改性秸杆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1MPa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。
[0007]本发明的优点是:本发明通过对作物秸杆炭化、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。
[0008]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0009]一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:改性秸杆复合材料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；
所述改性秸杆复合材料是由下列重量份(公斤)的原料制成:秸杆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(I)将秸杆粉碎成8-20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与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I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、干燥制得改性秸杆复合材料。
[0010]本发明所述一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料，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，再加入改性秸杆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1MPa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。
[0011]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:1.4 Ω.m，循环容量保持率(％):97.9。
【主权项】
1.一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:改性秸杆复合材料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； 所述改性秸杆复合材料是由下列重量份的原料制成:秸杆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(I)将秸杆粉碎成8_20目，用水清洗干净后在100-120° C下干燥至恒重；(2)将秸杆原料与60%的氯化锌按照I: 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I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、干燥制得改性秸杆复合材料。
2.根据权利要求1所述一种高铝粉/改性秸杆复合电极材料，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，再加入改性秸杆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1MPa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。
【专利摘要】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。
【IPC分类】H01G11-86, H01G11-30
【公开号】CN104821234
【申请号】CN201510157828
【发明人】肖建平, 林海, 刘勇
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月3日