[发明专利]一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器又叫超大容量电化学电容器，是近年来发展起来的一种性能介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件。其具有的主要性能特点为：兼有二次电池高的比能量和传统电容器高的比功率；功率密度可高达1-10kW/kg，相当于电池的5-10倍；充放电速度快，能在几秒~几分钟内充放电完毕，且充放电效率高，一般≥90%；循环使用寿命长，可达百万次；工作温度范围宽，可在-40-70℃的环境下工作；此外还具有安全、绿色环保等特点，在电动汽车、不间断电源、可再生能源利用等领域的应用广泛，是当前能源领域的研究热点。在超级电容器中，决定其性能的关键因素为电极材料。目前电容器的电极材料主要有碳材料、金属氧化物和导电聚合物等。电极材料的比表面积和电导率对电容器的性能有着显著的影响。一般情况下，比表面积越高，导电性越好，电容器的比容量就越大、功率越高。秸秆具有天然的植物孔隙结构，制成活性炭具有高的比表面积和孔隙率，氧化铟锡和聚酰亚胺都具有良好的导电性，将他们和秸秆基炭掺杂制成的电极材料具有高的导电性、能量密度高、循环性能好和大电流充放电的电极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭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：

一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料，由下列重量份的原料制成：氧化铟锡3-5、聚乙二醇2001-2、金氰化钾2-3、独居石粉末2-3、双氧水0.2-0.5、聚酰亚胺2-3、硅烷偶联剂KH-5701-2、秸秆1000-1200、氯化锌8-12、柠檬酸4-7、改性乙炔黑3-5、蒸馏水100-150；

所述改性乙炔黑是由下列重量份的原料制成：硫酸钡3-5、乙炔黑40-60、木质素1-2、二硫化钼4-5、四氯化硅5-7、聚乙烯醇2-3、蒸馏水10-20；制备方法是：将硫酸钡、木质素、二硫化钼加到四氯化硅的溶液中，超声分散1-2小时，再将所得的物质抽滤后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成悬浊液，再将悬浊液涂覆在经臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700°C的条件下烧结3-5小时，自然冷却至室温后研磨成200-400目粉末即可。

本发明所述一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料，由以下具体的步骤制成：

（1）将秸秆粉碎成细小颗粒状，清洗干净后烘干，水分控制在20-25%左右，再将氯化锌和柠檬酸加到蒸馏水中，搅拌均匀后加入秸秆浸泡4-8小时，干燥除水后加到炭化炉中，先在250-350°C下低温碳化1-2小时，升高温度至450-550°C，继续炭化1-2小时后备用；

（2）将聚乙二醇200、硅烷偶联剂KH-570加到蒸馏水中，加热至60-70°C搅拌均匀，再加入氧化铟锡、金氰化钾、独居石粉末、聚酰亚胺、双氧水和步骤（1）的物料，搅拌反应1-2小时，反应结束后加到微波干燥机中于130-150°C下干燥3-5小时；

（3）将步骤（2）的产物和改性乙炔黑混合，在氮气的气氛下球磨2-3小时，再加到煅烧炉中继续在氮气的保护下于700-750°C煅烧3-4小时，冷却，粉碎即可得到。

本发明的优点是：本发明添加的改性乙炔黑具有增强了导电性能和改善高倍率充放电性能等优点，添加的氧化铟锡和聚酰亚胺具有良好的导电性，掺杂在秸秆基炭中，增强了电极材料的导电性、大电流充放电和提高电极能量密度、循环性能。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

 一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：氧化铟锡4、聚乙二醇2001、金氰化钾3、独居石粉末2、双氧水0.3、聚酰亚胺2、硅烷偶联剂KH-5701、秸秆1200、氯化锌9、柠檬酸6、改性乙炔黑5、蒸馏水150；

所述改性乙炔黑是由下列重量份（公斤）的原料制成：硫酸钡4、乙炔黑55、木质素1、二硫化钼4、四氯化硅7、聚乙烯醇2、蒸馏水17；制备方法是：将硫酸钡、木质素、二硫化钼加到四氯化硅的溶液中，超声分散1-2小时，再将所得的物质抽滤后烘干，加到聚乙烯醇的水溶液中形成悬浊液，再将悬浊液涂覆在经臭氧活化后的乙炔黑中，在600-700°C的条件下烧结3-5小时，自然冷却至室温后研磨成200-400目粉末即可。

本发明所述一种掺杂氧化铟锡秸秆基炭复合电极材料，由以下具体的步骤制成：