[发明专利]一种电极材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种电极材料的制备方法，包括：将昆虫粉进行预碳化；将预碳化的昆虫粉进行洗涤干燥；将干燥后的产品和氢氧化钾进行第一反应，得到第一反应产物；将所述第一反应产物和稀硝酸进行反应后清洗干燥，得到第二反应产物；将所述第二反应产物与导电剂、粘结剂在溶剂中混合，得到浆料；将所述浆料压制成片后干燥，再压到泡沫镍上，得到电极材料。本发明还提供了一种电极材料和应用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种电极材料及其制备方法和应用。

背景技术

由于超级电容器具有功率密度高、安全、充放电速度快、循环寿命长等优点，因此得到了大量的关注。碳基材料由于其低成本、高化学/热稳定性、优良的导电性、可调的多孔结构，常被用作商用超级电容器的电极材料。

构建多孔碳是提高碳基材料比电容的有效方法。多孔碳通常包含相互连通的微孔、介孔或大孔。微孔主要为构建电双层电容器(EDLC)提供离子存储位点。介孔为电解质的扩散提供离子输送通道。大孔充当离子缓冲储层，缩短离子扩散途径。多孔碳通常具有高比表面积，利于提高与电解液的有效接触面积，从而实现更高的比容量。使用生物质作为碳前体已经成为生产多孔碳的选择之一。因为生物质具有可持续性和生态友好性，而且它们的内在组成和自然结构特征也为它们作为碳材料前驱体提供了相当大的潜力，比如花生壳、木头、莲蓬等等。

开发新的基于生物质多孔碳材料用于高电化学性能超级电容器具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电极材料及其制备方法和应用，本发明提供的电极材料具有良好的性能。

本发明提供了一种电极材料的制备方法，包括：

将昆虫粉进行预碳化；

将预碳化的昆虫粉进行洗涤干燥；

将干燥后的产品和氢氧化钾进行第一反应，得到第一反应产物；

将所述第一反应产物和稀硝酸进行反应后清洗干燥，得到第二反应产物；

将所述第二反应产物与导电剂、粘结剂在溶剂中混合，得到浆料；

将所述浆料压制成片后干燥，再压到与泡沫镍上，得到电极材料。

优选的，所述昆虫粉选自蚂蚁粉、蝗虫粉和三虫粉中的一种或几种。

优选的，所述预碳化的温度为250～350℃。

优选的，所述第一反应的温度为750～850℃。

优选的，所述将预碳化的昆虫粉进行洗涤的方法优选包括：

先用稀硝酸进行清洗再用水和乙醇的混合溶液进行清洗。

优选的，所述预碳化优选在惰性气氛下进行。

优选的，所述干燥后的产品和氢氧化钾的质量比为(1～2)：(1～2)。

优选的，所述第一反应过程中的升温速率为3～8℃min^-1。

本发明提供了一种上述技术方案所述的方法制备得到的电极材料。

本发明提供了一种电容器，包括上述技术方案所述的电极材料。

本发明通过两步热处理法，利用昆虫粉为原料，经过高温碳化活化制备多孔碳电极材料，其在超级电容器领域具有良好的应用前景。本发明通过简单热处理两个步骤，以价格低廉的昆虫粉为原料，以氢氧化钾为活化剂制备多孔碳材料，经过活化的多孔碳材料具有丰富的孔隙结构，利于增大材料与电解液接触面积，从而提高比容量，本发明提供的制备方法简单、成本低，在超级电容器领域具有良好的应用前景。

附图说明