[发明专利]丝毛草炭基超级电容器电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种丝毛草炭基超级电容器电极材料的制备方法，包括：将丝毛草清洗后烘干；将烘干后的丝毛草置于高温炉内，在氩气保护下，高温炭化，得到丝毛草炭；将丝毛草炭研磨成粉末，过筛，获得丝毛草炭粉末；将丝毛草炭粉末加入碱性溶液中，搅拌，直接将混合料液蒸发烘干，通入物理活化剂高温活化，自然冷却，得到活化后的丝毛草炭材料；将丝毛草炭材料浸泡，干燥，得到丝毛草炭基超级电容器电极材料。本发明的制备方法具有操作简单易行，可重复性强，成本低，对环境无污染的特点。利用本方法制备的丝毛草炭材料作为超级电容器电极材料，此炭化及活化制备方法能够有效增大材料比表面积，从而进一步提高超级电容器的比电容量，增强其循环性能。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料制备领域，涉及了一种丝毛草炭材料，具体涉及一种利用丝毛草通过炭化及物理化学联合活化的方法制备出应用于超级电容器的丝毛草炭电极材料。

背景技术

近年来，生物质材料以其成本低廉，原料丰富和可再生的特点吸引了世界广泛关注。同时，以生物质为原料制备生物炭材料，不仅可以节约成本，而且可以广泛缓解因大规模焚烧废弃的生物质而引起的环境污染等问题。此外，在合理利用生物能源的同时，也能成功的解决因经济飞速发展带来的能量存储等问题。目前使用的能量存储电池如铅酸、镍氢、锂离子等，均在一定程度上存在着寿命短，倍率性能差以及环境污染等问题，在环境问题日益凸显的今天，开发环保经济节能的储能介质显得尤为重要。

超级电容器是一种新型的能量存储装置，因其具有充放电速度快、能量密度高、比功率高、循环寿命长等优点，被广泛应用于混合能源汽车、便携式电子产品、数字通信系统等领域。其利用电极/电解液界面上的双电层或快速、可逆的氧化还原反应来存储能量的新型储能装置，其功率密度远高于普通电池，能量密度远高于传统电容，在各领域展示了美好的应用于发展前景。活性炭材料由于具有发达的孔结构、稳定的物理和化学性质以及低廉的价格等特点而成为商业化超级电容器的首选电极材料。

丝毛草是一种繁殖速度超快、原材料非常丰富的生物质材料，其广泛的存在于自然界中。本发明以来源丰富的丝毛草生物质原材料为前驱体，通过简单的炭化及化学活化方法，制备出具有高比电容的超级电容器电极材料，并首次证实了丝毛草炭材料具有很高的比电容量(212F/g)，且具有超高的循环使用寿命和稳定性，在循环充放电10000次后，其比电容仍然保持在201.7F/g(即约下降4.85％)，充分证明本发明制备的丝毛草炭材料可以成功的应用于超级电容器电极材料上。

发明内容

为了克服目前电池的存在着环境污染，以及原材料价格较贵缺点，本发明的目的在于提供丝毛草炭作为超级电容器电极材料的制备方法。采用高温炭化以及物理化学联合活化的方式，制备出可循环使用寿命长的超级电容器电极材料。本发明方法具有工艺操作简单、重复性高、成本低廉、原材料来源广泛等特点。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种丝毛草炭基超级电容器电极材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将丝毛草分别用乙醇和去离子水清洗后，在温度60～120℃下烘干12～48小时；

步骤二、将烘干后的丝毛草置于瓷舟中，并放置在高温炉内，在氩气保护下，以10-30℃/分钟的升温速度升温至500-1000℃，炭化1-12小时，得到丝毛草炭；

步骤三、将丝毛草炭研磨成粉末，用10～300目的筛子过筛，获得颗粒均匀的丝毛草炭粉末；

步骤四、将丝毛草炭粉末加入碱性溶液中，搅拌10～30min，然后直接将混合料液蒸发烘干，并以10-30℃/分钟的升温速度升温至500-1000℃，同时通入物理活化剂，活化1-12小时，自然冷却，得到活化后的丝毛草炭材料；

步骤五、将丝毛草炭材料分别通过去离子水和乙醇浸泡，干燥，得到丝毛草炭基超级电容器电极材料。