[发明专利]一种基于模板法制备的碳纳米材料及其在全碳基锂离子电容器中的应用

摘要

对于器件中高能量密度和高功率密度的追求，全碳基锂离子电容器最近得到了广泛的研究。本发明基于以碳酸氢钠为模板来制备的碳纳米材料作为正负极，成功组装了一种具有较高能量‑功率密度结合的全碳基锂离子电容器。通过对正负极材料进一步的孔隙率调控和杂原子掺杂，获得的氮掺杂多孔碳纳米网具有高比表面积、多级孔结构、大量的活性位点，表现出了较好的润湿性和导电性、较低的内阻、并且富含赝电容。组装的全碳基锂离子电容器器件表现出了卓越的能量‑功率密度和超长的循环稳定性。从能量储存器件的前景来看，锂离子电容器的正负极采用同一种制备工艺来生产，这极大的缩减了工艺过程，具有成本低、方法简单、可大批量生产的优势。

主权项

1.一种基于模板法制备的碳纳米材料及其在全碳基锂离子电容器中的应用，其特征在于包含如下的步骤：(a) 前驱体混合：将前驱体与模板剂、活化剂、氮源按一定的比例放置在研钵中进行充分的机械研磨、或者配成溶液后经冷冻干燥后混合，然后将混合均匀的混合物置于瓷舟中；(b) 碳化：将混合好的前驱体放入管式炉中，在惰性气氛保护下以一定的升温速率升温至合适的温度保温一定时间进行碳化；将碳化后的样品用去离子水充分清洗去除杂质，放置烘箱中干燥之后得到碳纳米材料；(c) 预嵌锂：将得到的碳材料与导电剂、粘结剂按照一定的比例配成浆料涂敷在不锈钢片上，在充满氩气的手套箱中将电极片与锂金属片组装成半电池，将半电池在小电流密度下进行充放电循环来实现预嵌锂；(d) 组装全碳基锂离子电容器：将完成预锂化的电极片与不同质量配比的正极片组装成全碳基锂离子电容器。