[发明专利]利用葵花籽壳制备高压水系超级电容器电极材料的方法

摘要

本发明公开了一种利用葵花籽壳制备高压水系超级电容器电极材料的方法。以食物残渣葵花籽壳为碳源，磷酸、硫酸为活化剂，采用高温碳化法，制备硫/磷掺杂的生物碳材料。此类生物材料硬碳均有堆叠的石墨片结构，该结构可以为离子的嵌入提供适合的反应位置，表现出双层电容的特征，其本身较大的比表面积提供有效活性位点，有利于电解液浸润和载流子在电极材料内部传输和迁移，提高此碳基材料的电化学性能。本发明中，以葵花籽壳基碳材料为电极材料进行组装测试，得到的对称性超级电容器，在水系的中性电解液1 M Na₂SO₄中，低电流密度下仍能达到1.8 V的超高电压窗口，单电极达219.56 F/g（电流密度为0.5 A/g）。

主权项

1.一种利用葵花籽壳制备高压水系超级电容器电极材料的方法，其特征在于具体步骤为：（1）将葵花籽壳粉碎至细颗粒，过200目滤网，放置于鼓风干燥箱，80℃条件下干燥，直至达到恒定重量，制得葵花籽壳粉，待用；（2）取步骤（1）制备的葵花籽壳粉与磷酸、硫酸混合，并加入蒸馏水搅拌均匀，所得混合物在110 ℃下进行干燥；（3）在管式炉中，将步骤（2）干燥后的样品进行高温碳化，第一阶段碳化温度为300℃，升温速率为2℃/min，保温时间为1h；第二阶段碳化温度为800℃，升温速率为2℃/min，保温时间为1h，整个碳化过程在氩气保护下进行，最后自然冷却至室温，得到黑色产物；（4）用蒸馏水将步骤（3）制备的黑色产物进行多次清洗，去除杂质，洗涤至pH=6~7；清洗后的样品在110℃下真空干燥，得到生物碳材料；（5）按照质量比为8:1:1称取步骤（4）制备的生物碳材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯，在研钵中研磨，加入N,N‑二甲基甲酰胺溶剂混合均匀并涂覆于1×1 cm²的钢网上，然后置于真空干燥箱中100 ℃真空干燥12 h，即制得高压水系超级电容器电极材料；所述磷酸、硫酸和葵花籽壳粉的质量比为3.5:3:5。