[发明专利]用于电极材料的碳溶胶的制备方法、电容储能器件及应用

说明书

本发明涉及一种用于电极材料的碳溶胶的制备方法、电容储能器件及应用，属于储能器件材料技术领域，解决了现有制备方法无法在较高的导电性能、高比表面积、可控孔结构、较高的稳定性、易加工性及复合相容性、较高的纯净度以及较低的成本之间做出平衡，导致碳材料综合性能差的问题。用于电极材料的碳溶胶的制备方法，包括如下步骤：向分散介质二苯醚/聚乙二醇400中加入催化剂，升温；向分散介质中加入热固性树脂反应液，悬浮聚合反应生成碳溶胶前体材料，分离得到碳溶胶前体材料；将碳溶胶前体材料进行活化处理，得到碳溶胶。本发明通过改变用于电极材料的碳材料的存在形式实现了比表面积的大幅提升，增加了电容储能器件的容量。

技术领域

本发明涉及储能器件材料技术领域，尤其涉及一种用于电极材料的碳溶胶的制备方法、电容储能器件及应用。

背景技术

随着绿色储能器件的快速发展，超级电容储能器件作为兼具高比能量与高比功率的优点，在储能领域逐渐成为具有重要发展潜力的新型储能器件。

目前用作超级电容器的电极材料主要有三类：碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极/电解液界面的双电层能量,其比表面积是决定电容器容量的重要因素。比表面积越大，容量也越大。现有的用作电极的碳材料是通过将碳原料粉碎为细小颗粒得到，细小颗粒为实心结构，对比表面积增加有限，因而电容器的容量无法满足对电容器的容量日益增长的需求。

超级电容储能器件的电极采用的碳材料需要一些突出的性能，例如：较高的导电性能，高比表面积，可控孔结构，较高的稳定性，易加工性及复合相容性，较高的纯净度以及相对可控较低的成本。为了获得较高的综合性能，需要在各种理化性能指标之间做出平衡。一般的活性炭材料不能满足这方面的应用要求。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于电极材料的碳溶胶的制备方法、电容储能器件及应用，用以解决现有制备方法无法在较高的导电性能、高比表面积、可控孔结构、较高的稳定性、易加工性及复合相容性、较高的纯净度以及相对可控较低的成本之间做出平衡，导致碳材料综合性能差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种用于电极材料的碳溶胶的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：向分散介质二苯醚/聚乙二醇400中加入催化剂，升温；

步骤2：向分散介质中加入热固性树脂反应液，悬浮聚合反应0.2-3.0小时，优选为0.5-2.0小时，生成碳溶胶前体材料，分离得到碳溶胶前体材料；

步骤3：将碳溶胶前体材料进行活化处理，得到碳溶胶。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步地，所述步骤2中，热固性树脂反应液包括热固性树脂单体或预聚体、甲醛溶液和胺基乙醇。树脂成分在反应液中的含量为30％-70％，优选为40％-60％。

进一步地，所述步骤1中，在搅拌下升温至60-170℃，优选为90-150℃。转速为200-3000转/分钟，优选为600-2000转/分钟

进一步地，所述步骤1中，二苯醚和聚乙二醇400的质量比为(1-9):1，优选为(3-5):1。

进一步地，热固性树脂单体或预聚体包括酚醛树脂预聚体、呋喃甲醇和糠酮树脂预聚体中的一种或几种。

进一步地，所述步骤1中，催化剂的用量为分散介质体系质量的0.1％-5％，优选为0.5％-3％。

进一步地，所述步骤3中，活化处理温度为600-850℃。