[发明专利]一种超级电容器用高性能碳基基材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器用高性能碳基基材及其制备方法。所述制备方法包括：（1）将碳布用无水乙醇浸泡，再用去离子水清洗，然后恒温干燥处理；（2）对碳布进行高温加热处理，加热过程在氧气保护下进行；（3）将氧化后的碳布置于王水中浸泡，再用去离子水清洗后进行恒温干燥处理；（4）接着置于含有三氯化铝的硼氢化钠溶液中浸泡,再用去离子水在超声作用下清洗后干燥；（5）然后置于高锰酸钾溶液中浸泡,在双氧水酸性条件下清洗，再用去离子水清洗后恒温干燥得到所述超级电容器用高性能碳基基材。本发明能够实现碳基基材的性能优化，优化后的碳基基材具有一定大小的氧化蚀孔形貌、良好的电化学性能和较高的比电容，比容相对不作氧化处理的空白样增加477.7%。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器用高性能碳基基底材料及其制备方法。

技术背景

目前，能量的存储和可持续循环利用是当今世界面临的重大课题和挑战，超级电容器作为一种重要的能量存储器件，具有绿色、环保、充电时间短、功率密度大、循环性能好、使用寿命长等优点，近年来成为研究热点。超级电容器按储能形式不同分为双电层电容、赝电容和混合式电容；由于超级电容器的主要的构成因素为电极材料、电解液等，因此在研究过程中，研究者们大多将目光投向电极材料、电解质以及隔膜等领域的研究，但对基底而言，多作为承载电极材料的载体，因此研究尚浅。目前常见的基底材料主要有泡沫镍、泡沫铜、碳布、碳纸等，普遍而言，它们只作为其他电极材料的载体，自身几乎没有电容性能。然而，相关研究表明，提升基底材料的性能能够有效促进超级电容器比容的增大，改善其电化学性能，也能够增加电极材料的导电性、比表面积以及亲水性能等。因此，开发新型高性能电极基底材料也成为当下研究所必需。

碳基电极材料作为超级电容器非常重要的电极材料，包括炭黑、活性炭、石墨烯、碳纳米管以及以它们为基础的复合物，其超级电容器广泛应用于新能源汽车、电子设备、交通、国防等领域，是超级电容器市场应用和研究最为成熟的电极材料。作为承载其他电极材料的碳基基底，碳纤维也被广泛应用。对基底载体而言，性能优良的载体能够较大程度地促进负载材料的超电性能，减小其交流阻抗和增大比容，然而，目前对载体材料进行处理来制备高性能基底材料的研究较少。

发明内容

由鉴于此，本发明为克服上述不足，提供一种超级电容器用碳基基材材料及其制备方法，以碳布基底为材料，通过将碳布在氧气保护下高温氧化处理，将高温处理后的碳布在王水中进行浸泡，再将王水处理后的碳布在含有三氯化铝的硼氢化钠溶液中浸泡，最后将硼氢化钠处理后的碳布在高锰酸钾溶液中浸泡处理，即可获得高性能新型碳基基材。

本发明的的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种超级电容器用高性能碳基 基材的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)碳布材料预处理

首先，将碳布用无水乙醇浸泡，再用去离子水清洗，将清洗后的碳布进行恒温干燥处理；

(2)氧气氧化

对碳布进行加热处理，整个加热过程在氧气保护下进行；

(3)王水浸泡

将氧化后的碳布置于王水中浸泡，再用去离子水清洗后进行恒温干燥处理；

(4)硼氢化钠浸泡还原

将王水浸泡后的碳布置于含有三氯化铝的硼氢化钠溶液中浸泡,再用去离子水在超声作用下清洗后干燥；

(5)高锰酸钾氧化

将硼氢化钠处理后的碳布置于高锰酸钾溶液中浸泡,然后在双氧水酸性条件下清洗，再用去离子水清洗后恒温干燥得到所述超级电容器用高性能碳基 基材。

更优选地，所述步骤(1)中浸泡时间为8-15min，浸泡过程在超声作用下进行，干燥温度为50-60℃，干燥时间为6-12h。