[发明专利]一种提升复合碳材料电化学性能的方法及电化学装置

说明书

本发明适用于电化学技术领域，提供了一种提升复合碳材料电化学性能的方法及电化学装置，该方法包括以下步骤：将复合碳材料涂敷于集流体上，得到电极片；所述复合碳材料包括氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭；将电极片置于磁场强度为0.05～0.25T的磁场中。本发明通过合理调整复合碳材料中各组分的比例，可以使得复合碳材料具有较大的比表面积和较大的比容量；另外，本发明通过对复合碳材料进行外加磁场处理，使得离子和电子在洛伦兹力作用下，由无序变成有序状态，同时运动轨迹发生改变，为此可提供更多的活性位点，从而可以在提高复合碳材料的比电容的同时，又能保持其良好的倍率性能和循环性能。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，尤其涉及一种提升复合碳材料电化学性能的方法及电化学装置。

背景技术

二十一世纪是信息技术的时代，随着人们对智能电子设备性能要求的提高，电能使用及存储成为人们急需面对的首要问题。其中超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它具有充放电速度快、循环寿命长且环境友好等优势，被认为是未来新型电源的一个重要选择。目前超级电容器电极材料的研究重点一直放在正极材料的研发，负极材料的发展相对缓慢。然而，正负极材料的匹配以及电化学性能的整体提高，才能够有效地提升超级电容器的能量密度和功率密度。负极材料以碳材料为主，其中以氧化石墨烯，碳纳米管和活性炭合成的复合碳材料作为负极电极材料，具有较好的电导率，但其容量、倍率以及循环性能仍亟待提升。

目前设计新颖的电极材料结构和调节材料种类(如通过加入具有赝电容性能的材料)是提高电容器电极电化学性能的主要手段，然而利用上述方法进一步提升电容器电极材料的电化学性能已经接近瓶颈期，因此，寻找一种能够普遍性增强电容器电极材料电化学性能的方法，具有十分重要的意义。

磁场技术是一种能够普遍性增强电容器电极材料电化学性能的有效方法，因为磁场对于做布朗运动的电子和离子具有洛伦兹力的作用，使得其迁移行为发生变化，从无序变成有序，并且运动路径发生一定角度的偏转，为电子和离子的传输提供有效的通道；同时根据分子的顺磁逆磁性质不同，从而对电容器中的氧传质扩散系数，电荷传递系数，双电层电容，传荷电阻等都有一定程度的影响，进而影响其电化学性能。

申请号为CN 201610515270.5的专利公开了“磁场调控不同物相Co(OH)₂材料的制备方法及其应用”，其所公开的是将磁场放在材料的合成中，是通过磁场使材料发生相变，得到不同的Co(OH)₂相来提升电化学性能；申请号为CN201910528751.3的专利公开了“磁场诱导氯化镍/聚苯胺超级电容器电极材料的制备方法”，其所公开的是通过在材料制备电极过程中外加磁场以改变材料形貌顺序排列从而改变电化学性能。以上方式都是在材料合成中通过外加磁场来改变形貌来提升材料的电化学性能，但在电化学性能测试中外加磁场的方法几乎没有。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种提升复合碳材料电化学性能的方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种提升复合碳材料电化学性能的方法，其包括以下步骤：

将复合碳材料涂敷于集流体上，得到电极片；所述复合碳材料包括氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭；所述氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭的质量比为(40～50):(2～8):(42～58)；

将电极片置于磁场强度为0.05～0.25T的磁场中。

作为本发明实施例的一种优选方案，所述将复合碳材料涂敷于集流体上，得到电极片的步骤，具体包括：

将复合碳材料、导电炭黑和粘合剂分散于溶剂中，得到分散液；

将分散液涂敷于集流体上，得到电极片。

作为本发明实施例的另一种优选方案，所述复合碳材料、导电炭黑和粘合剂的质量比为(70～90):(5～15):(5～15)。