[发明专利]炭气凝胶制备方法、电极片及其制备方法以及超级电容器

说明书

本发明公开一种炭气凝胶制备方法、电极片及其制备方法以及超级电容器，涉及电极材料技术领域。本发明包括以下步骤：将间苯二酚和甲醛溶于分散剂中，加入环六次甲基四胺，形成混合溶液；静置所述混合溶液以形成凝胶，经溶剂置换得有机湿凝胶；将所述有机湿凝胶干燥处理形成有机气凝胶；将所述有机气凝胶炭化处理后，置于二氧化碳气氛中活化处理，得炭气凝胶。本发明旨在解决现有方法制得的炭气凝胶性能不稳定的问题。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，特别涉及一种炭气凝胶制备方法、电极片及其制备方法以及超级电容器。

背景技术

超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，其容量可达几百至上千法。与传统电容器相比，它具有较大的容量、比能量或能力密度，较宽的工作温度范围和极长的使用寿命；而与蓄电池相比，它又具有较高的比功率，且对环境无污染。

电极材料是决定超级电容器电容大小的关键因素。炭气凝胶是一种富含中孔纳米结构的炭质多孔材料，具有良好的导电性、耐腐蚀性以及密度小等优点，是一种绝佳的电极材料。

目前已有多种制备炭气凝胶的方法，但这些方法制得的炭气凝胶大多具有性能不稳定的缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种炭气凝胶制备方法、电极片及其制备方法以及超级电容器，旨在解决现有方法制得的炭气凝胶性能不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种炭气凝胶的制备方法，所述炭气凝胶的制备方法包括以下步骤：

将间苯二酚和甲醛溶于分散剂中，加入环六次甲基四胺，形成混合溶液；

静置所述混合溶液以形成凝胶，经溶剂置换得有机湿凝胶；

将所述有机湿凝胶干燥处理形成有机气凝胶；

将所述有机气凝胶炭化处理后，置于二氧化碳气氛中活化处理，得炭气凝胶。

可选地，所述将间苯二酚和甲醛溶于分散剂中，加入环六次甲基四胺，形成混合溶液的步骤中，

所述分散剂为乙醇溶液，所述乙醇溶液的体积分数为85(v/v)％～90(v/v)％；和/或，

所述分散剂为乙醇溶液，且所述乙醇溶液中饭含有的乙醇与间苯二酚的摩尔比为1：(1～3)；和/或，

所述间苯二酚与所述环六次甲基四胺的质量比为(18～20)：1；和/或，

所述间苯二酚与所述甲醛的摩尔比为(2～5)：1。

可选地，所述静置所述混合溶液以形成凝胶，经溶剂置换得有机湿凝胶的步骤包括：

将所述混合溶液于20～30℃温度下静置20～24h后，转移至70～85℃温度下静置5～7天，形成凝胶；

将所述凝胶浸泡于丙酮中4～6天，期间每隔20～28h更换一次丙酮，得有机湿凝胶。

可选地，所述将所述有机湿凝胶干燥处理形成有机气凝胶的步骤包括：

将所述有机湿凝胶置于干燥箱中，以1.2～1.6℃/min的升温速率从20～30℃升温至70～80℃后，恒温干燥6～8h，然后以1.8～2℃/min的升温速率继续升温至120～140℃并保温6～8h，得有机气凝胶。

可选地，所述将所述有机气凝胶炭化处理后，置于二氧化碳气氛中活化处理，得炭气凝胶的步骤包括：

在惰性气体保护下，将所述有机气凝胶升温至900～1100℃炭化处理4～6h；

在二氧化碳保护下，将炭化处理后的所述有机气凝胶升温至1000～1200℃活化处理1～2h，冷却后形成炭气凝胶。