本發明專利技術公開了一種可調電容器用碳膜復合材料，由如下成分及其重量份數組成：秸稈60?100份、磺化瀝青10?20份、氫氧化鉀20?40份、低溫熔融鹽10?15份和聚酰胺酸50?120份；加工方法包括選料、秸稈預處理、碳化處理和成膜處理。本發明專利技術未使用導電劑和粘結劑，提升了碳膜材料的性能，設計工藝過程簡單，方便控制、清潔環保，易于產業化實現。
A kind of carbon film composite material for adjustable capacitor and its preparation method
【技術實現步驟摘要】
一種可調電容器用碳膜復合材料及其制備方法
本專利技術涉及電化學
，具體屬于一種電容器用碳膜復合材料。
技術介紹
在全球面臨嚴重的能源危機和環境問題的現狀下，超級電容器作為一種綠色儲能器件，因其具有功率密度高、充放電速度快、儲能過程可逆、安全環保等優勢，成為了研究熱點。特別是近年來，隨著便攜式、可穿戴、植入式電子器件的不斷發展，亟需開發為之供能的全固態、可集成、平面化的智能化可調節的超級電容器。電極材料是決定超級電容器性能的核心因素，基于碳電極材料的超級電容器的能量存儲是通過電極和電解液界面間離子的吸附/脫附實現的。因此，開發具有高比表面積、優異導電性且同集流體緊密接觸的碳電極的可控制造技術成為發展高性能微型超級電容器的關鍵。目前在超級電容器的各種電極材料中，以生物質為原料通過化學活化方法制備的碳材料具有較高的比表面積，是一種較為理想的超級電容器電極材料。專利CN104201002A公開了一種以米糠為原料生產多孔活性炭電極材料的方法，米糠基活性炭具有高的比表面積(852-2475m2/g)，孔結構、孔徑分布合理(0.55nm-3.8nm)，浸潤性好，灰分含量底。組裝成的二電極體系超級電容器具有高表現的電化學特性，即具有高的比電容、低的等效串聯電阻、循環性能好和良好的充放電效率。但是目前使用生物質為原料生產碳材料的方法都需要在材料中加入導電劑和粘結劑，這種工藝過程必然造成電極污染，極大地限制了離子在電極表面和電解液之間的傳遞和轉移，以及電荷從電極表面到集流體的運動。從而很難獲得產能量高的超級電容器。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供了一種可調電容器用碳膜復合材料，克服了現有技術的不足，避免使用導電劑和粘結劑，提升了碳膜材料的性能。為解決上述問題，本專利技術所采取的技術方案如下：一種可調電容器用碳膜復合材料，如下成分及其重量份數組成：秸稈60-100份、磺化瀝青10-20份、氫氧化鉀20-40份、低溫熔融鹽10-15份和聚酰胺酸50-120份。進一步，如下成分及其重量份數組成：秸稈65-95份、磺化瀝青12-18份、氫氧化鉀25-35份、低溫熔融鹽11-14份和聚酰胺酸60-110份。進一步，如下成分及其重量份數組成：秸稈80份、磺化瀝青15份、氫氧化鉀30份、低溫熔融鹽12.5份和聚酰胺酸85份。進一步，所述聚酰胺酸為粘稠狀的溶液。進一步，所述低溫熔融鹽為氯化鋁和氯化鉀按照重量比1:1的比例混合而成。本專利技術還公開了上述可調電容器用碳膜復合材料的制備方法，其設計工藝過程簡單，方便控制、清潔環保，易于產業化實現，所述方法具體包括如下步驟：步驟一：選料，根據權利要求1-3任意一項所述的成分稱取原料；步驟二：秸稈預處理，將秸稈剪切為2-3cm的秸稈段，然后將秸稈段轉移至粉碎機中進行粉碎，過篩，得到秸稈顆粒；步驟三：碳化處理，將步驟二中得到的秸稈顆粒、氫氧化鉀、低溫熔融鹽和和磺化瀝青加入攪拌裝置中混合均勻，將獲得的混合物轉移至管式爐中，充入保護氣體，以8℃/min的升溫溫度升至300℃保溫40-60min，然后繼續升溫至600℃保溫1-2h后自然冷卻至室溫，將所得產物用去離子水洗滌2-3次，離心干燥后，加入粉碎機中粉碎，過篩，得到多孔碳材料；步驟四：成膜處理，將步驟三得到的多孔碳材料加入到聚酰胺酸溶液中，超聲攪拌使多孔碳材料完全分散在聚酰胺酸溶液中，將攪拌均勻的混合物轉移到真空烘箱中，干燥后將混合料碾壓成膜，得到碳膜復合材料。進一步，所述步驟一中的秸稈顆粒的粒徑為80-100目。進一步，所述步驟二中多孔碳材料的平均粒徑在30-50目之間。進一步，所述步驟四中混合物在真空烘箱中首先在80℃下烘干1h，然后升溫至120℃、調節真空度為0.04MPa，繼續烘干1h，再繼續升溫至150℃、調節真空度為0.06MPa烘干1h。本專利技術與現有技術相比較，本專利技術的實施效果如下：本專利技術所述一種可調電容器用碳膜復合材料，使用秸稈作為碳源，實現了資源的回收利用，綠色環保，也降低了碳膜材料的生產成本；添加磺化瀝青和聚酰胺酸，提升了材料的粘結度，不需要添加額外的粘結劑和導電劑，避免了電極污染，聚酰胺酸與碳材料之間具有交聯作用，增強了碳膜的機械性能；本專利技術設計的工藝簡單，方便控制、清潔環保，易于產業化實現。附圖說明圖1是本專利技術實施例1制備的碳膜材料的透射電鏡照片；圖2是本專利技術實施例1制備的碳膜材料經過500次充放電循環后透射電鏡照片；圖3是本專利技術實施例1制備的碳膜材料電化學性能表征圖。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步的描述，但本專利技術不僅限于這些實例，在為脫離本專利技術宗旨的前提下，所為任何改進均落在本專利技術的保護范圍之內。實施例1本實施例提供的一種可調電容器用碳膜復合材料的制備方法，方法包括如下步驟：步驟一：選料，稱取秸稈60kg、磺化瀝青10kg、氫氧化鉀20kg、低溫熔融鹽10kg和聚酰胺酸50kg；步驟二：秸稈預處理，將秸稈剪切為2-3cm的秸稈段，然后將秸稈段轉移至粉碎機中進行粉碎，過50目篩，得到秸稈顆粒；步驟三：碳化處理，將步驟二中得到的秸稈顆粒、氫氧化鉀、低溫熔融鹽和和磺化瀝青加入攪拌裝置中混合均勻，將獲得的混合物轉移至管式爐中，充入保護氣體，以8℃/min的升溫溫度升至300℃保溫40-60min，然后繼續升溫至600℃保溫1-2h后自然冷卻至室溫，將所得產物用去離子水洗滌2-3次，離心干燥后，加入粉碎機中粉碎，過100目篩，得到多孔碳材料；步驟四：成膜處理，將步驟三得到的多孔碳材料加入到聚酰胺酸溶液中，超聲攪拌使多孔碳材料完全分散在聚酰胺酸溶液中，將攪拌均勻的混合物轉移到真空烘箱中，首先在80℃下烘干1h，然后升溫至120℃、調節真空度為0.04MPa，繼續烘干1h，再繼續升溫至150℃、調節真空度為0.06MPa烘干1h，干燥后將混合料碾壓成膜，得到碳膜復合材料。其中，聚酰胺酸為粘稠狀的溶液，低溫熔融鹽為氯化鋁和氯化鉀按照重量比1:1的比例混合而成。如圖1所述為實施例1制備的碳膜材料的透射電鏡照片；如圖2所述為實施例1制備的碳膜材料經過500次充放電循環后透射電鏡照片；如圖3所述為實施例1制備的碳膜材料電化學性能表征圖。實施例2本實施例提供的一種可調電容器用碳膜復合材料的制備方法，方法包括如下步驟：步驟一：選料，稱取秸稈80kg、磺化瀝青15kg、氫氧化鉀30kg、低溫熔融鹽12.5kg和聚酰胺酸85kg；步驟二：秸稈預處理，將秸稈剪切為2-3cm的秸稈段，然后將秸稈段轉移至粉碎機中進行粉碎，過50目篩，得到秸稈顆粒；步驟三：碳化處理，將步驟二中得到的秸稈顆粒、氫氧化鉀、低溫熔融鹽和和磺化瀝青加入攪拌裝置中混合均勻，將獲得的混合物轉移至管式爐中，充入保護氣體，以8℃/min的升溫溫度升至300℃保溫40-60min，然本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：由如下成分及其重量份數組成：秸稈60-100份、磺化瀝青10-20份、氫氧化鉀20-40份、低溫熔融鹽10-15份以及聚酰胺酸50-120份。/n
【技術特征摘要】
1.一種可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：由如下成分及其重量份數組成：秸稈60-100份、磺化瀝青10-20份、氫氧化鉀20-40份、低溫熔融鹽10-15份以及聚酰胺酸50-120份。
2.根據權利要求1所述的可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：有由如下成分及其重量份數組成：秸稈65-95份、磺化瀝青12-18份、氫氧化鉀25-35份、低溫熔融鹽11-14份和聚酰胺酸60-110份。
3.根據權利要求1所述的可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：由如下成分及其重量份數組成：秸稈80份、磺化瀝青15份、氫氧化鉀30份、低溫熔融鹽12.5份和聚酰胺酸85份。
4.根據權利要求1所述的可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：所述聚酰胺酸為粘稠狀的溶液。
5.根據權利要求1所述的可調電容器用碳膜復合材料，其特征在于：所述低溫熔融鹽為氯化鋁和氯化鉀按照重量比1:1的比例混合而成。
6.一種可調電容器用碳膜復合材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：
步驟一：選料，根據權利要求1-3任意一項所述的成分稱取原料；
步驟二：秸稈預處理，將秸稈剪切為2-3cm的秸稈段，然后將秸稈段轉移至粉碎機...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳靖，史宇超，黃曉波，羅少杰，尤敏，許杰，湯明，崔俊杰，戴世強，鄭升訊，李旭東，鄭皓元，金楷，鄭正仙，蘇斌，蔣燕萍，嚴性平，柴勇，王榮波，趙家松，魏雷，顧海睿，
申請(專利權)人：國網浙江省電力有限公司杭州供電公司，上海久壬信息科技有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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