1.本發(fā)明屬于電極材料制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種使用石墨烯改性多孔碳制備超級(jí)電容炭的工藝方法。
背景技術(shù):
2.雙電層電容器是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的新型電能存儲(chǔ)裝置,它通過(guò)電極/電解液界面雙電層中離子的可逆吸脫附來(lái)儲(chǔ)存電荷。其功率密度可達(dá)10*103w/kg,是電池的10倍以上,此外,它還具有循環(huán)壽命長(zhǎng)(》106次)、功率密度高、環(huán)境友好和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn),因此引起了研究者的廣泛關(guān)注。
3.電極材料,作為決定電容器電荷存儲(chǔ)能力的活性物質(zhì),是影響整個(gè)雙電層電容器性能的核心因素。最常見(jiàn)的電極材料為多孔碳材料,這些材料包括多孔碳、碳納米管、模板碳和石墨烯等。其中多孔碳具有原料廣泛、價(jià)格低廉、比表面積大、孔隙豐富等特點(diǎn),是目前唯一得到商業(yè)化應(yīng)用的電極材料。但多孔碳存在導(dǎo)電性能差、孔徑分布不合理(多孔碳的微孔結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)了主要的比表面積,而離子在微孔中的遷移阻力較大)、傳統(tǒng)多孔碳制作的超級(jí)電容器散熱性能不理想、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不佳等問(wèn)題,影響電容器的功率密度、倍率性能和使用壽命。所以,開(kāi)發(fā)高效新型碳材料是提升雙電層電容器性能的有效途徑之一。
4.石墨烯材料具有高的理論比表面積(2630m2/g)、極高的載流子遷移率(20000cm2/v.s)、熱導(dǎo)系數(shù)高(約5000w/m.k)和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,是一種理想的電極材料。然而,石墨烯由于片層之間范德華力的相互作用容易發(fā)生堆疊導(dǎo)致其比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值。無(wú)法提供足夠的活性點(diǎn)位儲(chǔ)存電荷,因此將其用作電容器電極材料時(shí),比容量較低。采用koh活化,可有效提高石墨烯的比表面積,獲得具有高比表面積的多孔碳材料。
5.現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯包覆多孔碳形成復(fù)合物通常有以下幾種方法:
6.采用石墨烯與多孔碳固相物理混合,但這種方法存在石墨烯分散性差、電極密度低、電極易開(kāi)裂等問(wèn)題,該方式中石墨烯無(wú)法提高多孔碳材料的導(dǎo)電性,復(fù)合材料內(nèi)阻相較于多孔碳內(nèi)阻變化不大,且復(fù)合材料比容量提升有限。
7.采用多孔碳和氧化石墨烯溶液液相分散,然后抽濾,最后將多孔碳和氧化石墨烯在惰性氣體保護(hù)下還原成石墨烯/多孔碳復(fù)合物。該方法制備的石墨烯/多孔碳復(fù)合物結(jié)構(gòu)易造成破壞,其機(jī)械穩(wěn)定性不高。
8.因此,開(kāi)發(fā)高效的石墨烯/多孔碳復(fù)合工藝是決定其在雙電層電容器產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
9.本發(fā)明的目的在于提供一種使用石墨烯改
聲明:
“使用石墨烯改性多孔碳制備超級(jí)電容炭的工藝方法與流程” 該技術(shù)專(zhuān)利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專(zhuān)利(論文)的發(fā)明人(作者)