[发明专利]一种以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法

说明书

本发明的一种以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法，以废旧酚醛保温板为原材料，使用炭化法活化制备所得裂解碳材料具有电导率高、孔径分布合理等优点，同时因为酚醛保温板为多孔结构，因而所得裂解碳材料相比于传统材料具有更大的比表面积。再将制备的裂解碳材料作为电容器的正极与负极，将裂解碳材料直接粘附在凝胶电解质两侧，组装成三明治结构的全固态超级电容器，不需要任何黏合剂、隔膜或基底。该超级电容器具有较好的电化学性能。

技术领域

本发明属于超级电容器电极材料的制备技术领域，具体涉及一种以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种高效、环保、新型的储能元件，其兼具传统电容器和电池的许多优点，如能量密度高、使用寿命长、稳定性高、安全系数高、环保、快速充放电等。超级电容器自面世以来全球需求量广泛增加，已成为化学电源领域内新的产业亮点，得到众多研究人员的青睐。其在消费电子、轨道交通、航空航天、军事、国防等领域均有着广阔的应用空间和发展前景。电极材料是超级电容器的主体部分，是决定超级电容器电化学性能的关键，目前已有较多制备电极材料的工艺，但是所制得电极材料大多存在孔径过小且孔径分布不均匀、制备工艺复杂、比表面积较小、经济成本消耗巨大等缺陷，许多缺陷直接导致超级电容器电化学性能较差，因而存在较多局限性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法，采用炭化法活化制备所得酚醛保温板裂解碳材料作为电极材料，能显著的提升超级电容器的电化学性能。

本发明提供一种以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：取废旧酚醛保温板，用去离子水进行洗涤，洗净后放入干燥烘箱中干燥；

步骤2：将干燥好的酚醛保温板放入管式炉中，在氮气保护下升温至400～450℃并保温；

步骤3：取出步骤2所得产物置于研钵中研磨成粉，按照碱炭比(1～3)：1加入氢氧化钠搅拌均匀得混合物A；

步骤4：将混合物A置于管式炉中，在氮气保护下升温至600～650℃并保温得混合物B；

步骤5：待混合物B自然冷却后，用去离子水与盐酸交替洗涤至PH≈7，放入烘箱中干燥得裂解碳材料；

步骤6：取聚乙烯醇4～5质量份，浓度为0.5～2M的NaCl溶液20～30体积份，将聚乙烯醇加入到NaCl溶液中，置于水浴锅中加热并搅拌至聚乙烯醇颗粒完全溶解而后冷却至室温得到溶液C；所述体积份以mL计，所述质量份以g计；

步骤7：去除溶液C上方气泡后冷却至室温，浇铸到塑料培养皿中，放入恒温冰箱中冷冻得到样品D；

步骤8：取出样品D在室温下解冻，解冻完成后再次放入恒温冰箱中冷冻得到样品E；

步骤9：取出样品E在室温下解冻，解冻完全后即得到凝胶电解质；

步骤10：将崭新的铝箔裁剪至圆形，并用无水乙醇擦拭后置于干燥烘箱中烘干后取出；

步骤11：以步骤5所得裂解碳材料作为电极的正极与负极，将裂解碳材料直接粘附在步骤9制备的凝胶电解质两侧，之后在外侧加装铝箔作为集流体，封装得到三明治结构的全固态超级电容器，不需要任何黏合剂、隔膜或基底。

在本发明的以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法中，所述步骤1中在干燥烘箱中在100～110℃下干燥20～24h。

在本发明的以废旧酚醛保温板为原料制备超级电容器的制备方法中，所述步骤2具体为：将干燥好的酚醛保温板放入管式炉中，在氮气流速为180～200mL/min的保护下以3～6℃/min升温至400～450℃并保温1～1.5h。