聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法的制作流程
导电聚苯胺的制备方法及应用
导电聚苯胺的制备方法及应用一、导电聚苯胺的概述导电聚苯胺(conductive polyaniline)是一种具有导电性的聚合物材料,具有良好的导电性、可调控性和化学稳定性的特点。
它可以通过一系列的化学方法进行合成,而且在能源存储、传感器、光电器件等领域具有广泛的应用前景。
二、导电聚苯胺的制备方法导电聚苯胺可以通过化学氧化聚合法、电化学聚合法和生物法等多种方法进行制备。
2.1 化学氧化聚合法化学氧化聚合法是导电聚苯胺制备的主要方法之一。
通常使用苯胺(aniline)作为单体,氧化剂作为引发剂。
具体步骤如下: 1. 在室温下将苯胺溶解在酸性或碱性溶液中; 2. 慢慢加入氧化剂,使苯胺氧化为导电聚苯胺; 3. 继续搅拌和加热,使反应进行完全; 4. 过滤、洗涤、干燥得到导电聚苯胺。
2.2 电化学聚合法电化学聚合法是另一种常用的导电聚苯胺制备方法。
具体步骤如下: 1. 准备电解槽,其中包含两个电极(工作电极和对电极)和电解质溶液; 2. 将苯胺溶液加入电解槽,以工作电极为阳极,在一定电位下进行电解; 3. 通过对电极吸引氧化的苯胺阳离子,使其在工作电极上还原为导电聚苯胺; 4. 继续电解一段时间,直到得到所需的导电聚苯胺。
2.3 生物法生物法是一种新兴的导电聚苯胺制备方法,利用微生物和酶的活性来实现聚合反应。
具体步骤如下: 1. 首先选择一种能够催化聚苯胺聚合的微生物或酶; 2. 将微生物或酶与苯胺和氧化剂一起共同反应,使聚苯胺在微生物或酶的催化下形成; 3. 继续培养和培育微生物或酶,使产物得到进一步优化。
三、导电聚苯胺的应用领域导电聚苯胺在各个领域都有广泛的应用,以下列举了其中的几个典型应用领域。
3.1 能源存储领域导电聚苯胺作为一种具有导电特性和化学稳定性的聚合物材料,可用于高性能电池、超级电容器等能源存储设备的制备。
它可以作为电极材料,提高电池的电导率和储能密度。
3.2 传感器领域导电聚苯胺具有灵敏度高、响应速度快的特点,在生物传感器、化学传感器等领域有广泛应用。
超级电容器的设计与制备
超级电容器的设计与制备一、引言超级电容器是一种新型电能存储装置,具有高能量密度、长寿命、快速充放电等特点,被广泛应用于电子设备、新能源领域等。
本文将介绍超级电容器的设计原理、制备工艺及其在能源存储方面的应用。
二、超级电容器的设计原理超级电容器的设计原理主要基于电荷的吸附和离子的迁移。
其构成包括两个电极材料、电解质和隔离层。
电极材料一般选择具有高比表面积的材料,如活性炭、纳米材料等。
电解质的选择对电容器性能有重要影响,常用的电解质有水系和有机溶剂系列。
隔离层的作用是阻止两个电极之间的直接接触,常用的隔离层材料有聚合物等。
三、超级电容器的制备工艺超级电容器的制备主要包括电极材料的选择、电解质的准备以及组装等工艺。
首先,选择合适的电极材料,可以通过化学法或物理法制备纳米材料,或选用具有高比表面积的活性炭。
其次,准备电解质溶液,根据不同的电解质选择相应的溶剂和添加剂,并且控制溶液的浓度和pH值。
最后,将电极材料和电解质溶液按照一定规律层叠组装,并紧密封装,以确保电容器的性能和稳定性。
四、超级电容器在能源存储方面的应用超级电容器在能源存储方面有着广泛的应用前景。
首先,超级电容器可以作为储能装置,应用于储能站、电动汽车等领域,实现能量的高效存储和快速释放。
其次,超级电容器还可以应用于手机、平板电脑等电子设备中,提供持久稳定的电源供应。
此外,超级电容器还能用于调峰填谷,平衡电网负荷,提高电力系统的稳定性和可靠性。
五、超级电容器的挑战与未来发展尽管超级电容器在能源存储领域具有巨大潜力,但仍然面临着一些挑战。
首先,超级电容器的能量密度相对较低,还无法与传统电池相媲美。
其次,制备工艺需要进一步改进,以提高制备效率和降低成本。
未来的发展重点应放在材料的研发和工艺的改进上,力求实现超级电容器能量密度的提升和成本的降低。
六、结论超级电容器作为一种新型电能存储装置,具有广阔的应用前景。
本文介绍了超级电容器的设计原理、制备工艺以及在能源存储方面的应用。
电容器生产工艺流程
电容器生产工艺流程电容器是一种能够储存电能的设备,广泛应用于电子产品和电力系统中。
它由两个电极之间的电介质隔离层组成,其中电介质可以是陶瓷、塑料或液体。
电容器的生产工艺流程一般包括材料准备、电介质制备、电极制备、装配和测试等步骤。
首先是材料准备。
根据电容器的设计规格,准备所需的材料,包括电极材料、电介质材料以及其他辅助材料。
电极材料通常是金属片或导电聚合物,电介质材料可以是陶瓷粉末或聚合物薄膜。
接下来是电介质制备。
对于陶瓷电容器,制备陶瓷粉末的工艺包括粉末合成、干燥、粉碎和筛分等步骤。
而对于聚合物电容器,制备电介质薄膜的工艺包括溶液制备、涂布、成膜和干燥等步骤。
这些步骤都需要严格控制各种参数,以确保电介质的性能达到要求。
然后是电极制备。
对于金属电极,可以通过压制、切割和地线等步骤将导电材料加工成所需形状和尺寸的电极片。
对于导电聚合物电极,可以通过溶液制备、涂布和成膜等步骤将导电聚合物材料制备成电极片。
为了提高电极与电介质之间的界面质量,通常会在电极表面进行活化处理。
接着是装配。
将制备好的电介质层和电极层按照规定的顺序堆叠在一起,并通过加热、加压或其他方法使其牢固地粘合在一起。
此外,还要按照设计要求添加电极引线,并用导线将引线与外部连接器焊接在一起。
最后是测试。
对生产好的电容器进行各种电性能测试,包括容量、损耗因子、电压漏率和绝缘电阻等参数的测量。
测试结果要与设计要求进行比对,确保电容器的质量符合标准。
电容器生产工艺流程中的每个步骤都需要严格的控制和监督,以确保电容器的质量和性能。
同时,还需要根据市场需求和技术发展的趋势不断改进和优化生产工艺,提高生产效率和产品质量,适应电容器应用领域的不断变革和进步。
超级电容器的制备与性能研究
超级电容器的制备与性能研究超级电容器是一种纳秒级的充放电器,也是一种储能器,其能量密度比一般电容器高出几百倍甚至几千倍,充电速度比锂离子电池高几十倍甚至上百倍。
因此,它在储能和瞬间动力需要较高场合非常有用。
本文将从制备和性能两个方面进行探究。
一、超级电容器制备技术1. 单电极制备法单电极法是超级电容器制备的一种常见方法,其主要制备过程由活性炭处理、碳化处理、传导剂处理等多个步骤组成。
首先,将原材料进行高温炭化,得到活性炭作为载体,并将其表面氧化磨砂处理,提高其比表面积。
随后,将活性炭经过化学气相沉积方法,在表面沉积一层碳化物,进一步提高其比表面积。
最后,在碳化物前后扩散填充了传导剂,形成一整个单电极结构。
这种方法主要的优点是制备工艺简单,成本较低。
2. 双电极制备法在双电极法中,超级电容器是通过制备两个电极以及这两个电极之间的隔离膜(电解质)而成的。
其中,电极可采用双极性活性材料或不同电极性活性材料,隔离膜可以是氧化铝膜、聚合物电解质等。
双电极制备法制备出的超级电容器在能量密度和功率密度方面表现良好,但成本较高。
3. 印刷制备法印刷制备法是将印刷技术应用于超级电容器的制备中,采用类似印刷的方法,可以在二氧化钛等材料表面直接印制石墨电极。
这种方法可以大大降低制备过程中的时间和成本,但其制备出来的电容器容量和性能有一定的限制。
4. 其他制备方法其它制备方法还包括溶液法、微电脉冲法、氧化物电容制备法等。
这些制备方法各有优缺点,可以根据需要选择最适合的制备方法。
二、超级电容器性能研究1. 能量密度超级电容器的能量密度是一个重要的性能指标,它反映了电容器储存能量的能力。
目前,已有许多研究表明,超级电容器能量密度的提升取决于电极材料的选择和设计,而活性炭是一种优良的电极材料,并且通过改变电极的形态和结构等设计方式,也可以有效地提高电容器的能量密度。
2. 寿命由于超级电容器需要频繁使用和充放电,因此其循环寿命也是一个重要的性能指标。
电容生产工艺流程
电容生产工艺流程电容是一种常见的电子元件,广泛应用于通信、计算机、电子设备等领域。
电容的生产工艺流程包括材料准备、电极制备、电解液注入、封装和测试等步骤。
电容的生产需要准备所需的材料。
主要材料包括电极材料(如铝箔、铜箔)、电解液(如有机溶剂、电解质溶液)以及绝缘材料(如聚酰亚胺薄膜)。
这些材料需要经过质量检验和储存,确保其符合生产要求。
接下来是电极制备。
电容的电极通常采用金属箔制成,制备过程包括箔材切割、清洗、腐蚀处理、电极涂布等步骤。
首先,将电极材料切割成所需尺寸,并进行清洗去除表面杂质。
然后,对电极进行腐蚀处理,以增加其表面积和电容量。
最后,通过电极涂布将电解液均匀涂覆在电极上,形成电容的正负极。
电解液注入是电容生产中的重要环节。
注入电解液的目的是使电容具有电容效应。
电解液是一种具有良好导电性和化学稳定性的液体,其成分根据电容的使用场合和要求不同而有所差异。
注入电解液的过程需要严格控制温度、湿度和注入速度,以确保电容的性能和稳定性。
封装是电容生产流程中的关键步骤。
电容的封装包括外壳的制作和焊接引线等工艺。
外壳通常采用塑料或金属材料制成,以保护电容内部结构和电极。
焊接引线是将电容的电极与外部电路连接的重要环节,需要精确控制焊接温度和时间,以确保焊点牢固可靠。
最后是电容的测试。
电容在生产完成后需要经过严格的测试,以验证其性能是否符合要求。
常见的测试内容包括电容值测量、耐压测试、温度特性测试等。
通过这些测试,可以确保电容的质量和稳定性,以满足应用的需求。
电容的生产工艺流程包括材料准备、电极制备、电解液注入、封装和测试等步骤。
每个步骤都需要严格控制和操作,以确保电容的质量和性能。
电容作为一种重要的电子元件,在现代科技发展中起着不可替代的作用。
随着技术的不断进步,电容的生产工艺也在不断创新和改进,以满足不断变化的市场需求。
层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究
层状双金属氢氧化物超级电容器电极材料的制备和电化学性能研究层状双金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一种理想的超级电容器电极材料,这是因为其大的理论比表面积可以提供一定的双电层电容,同时其片层上的过渡金属元素可以作为电化学反应的活性位点,提供较大的赝电容。
但是,由于LDH片层之间氢氧键的作用,导致LDH材料经常会发生团聚,而且LDH的导电性较差,这些都会影响它的电化学储能性能。
针对LDH的团聚问题,本文基于微/纳结构设计的思路,构筑由LDH纳米片构成的空心微米球,获得了具有大比表面积的电极材料结构,暴露更多可以与电解质接触的活性面积,从而充分利用其高的赝电容。
针对LDH导电性较差的问题,本文通过将LDH与导电性能较好的掺氮还原氧化石墨烯复合,构筑分级(Hierarchical)纳米复合材料,既能够增加复合材料的导电性,也能够一定程度上抑制LDH的团聚,达到协同提升其电化学性能的目的。
本论文主要内容如下:1.结合溶胶-凝胶法和相分离,以聚氧化乙烯(Polyethylene oxide,PEO)作为软模板,制备得到了尺寸均匀的A1203空心微米球。
然后以此空心微米球作为硬模板,通过微波辅助水热法,制备得到了NiAl-LDH空心微米球。
详细探究了水热温度和反应物比例对最终产物形貌的影响,获得了产物形貌及其电化学性能之间的关联关系,并确定了最佳的反应温度和反应物比例。
该LDH空心微米球成功保留了A1203模板的高比表面积和适当的孔径等优点,具有高的比电容(lAg<sub>1</sub>时达到了 1578 Fg-1)和优异的循环稳定性(20 A g-1下循环10000次后比电容保留率为93.75%)。
此外,基于此LDH空心微米球作为正极组装的非对称超级电容器可以实现20 Wh kg-1的高能量密度。
2.以三聚氰胺作为氮源,通过简单的加热处理,成功实现了对石墨烯的氮掺杂。
超级电容器工艺流程
超级电容器工艺流程
《超级电容器工艺流程》
超级电容器,又称为超级电容或超级电容器,是一种能够储存和释放电荷的电子器件,具有高能量密度和高功率密度的特点。
它可以在短时间内快速充放电,适用于需要高功率瞬时输出的应用。
超级电容器的制造过程是一个复杂的工艺流程,需要多道工序完成。
下面是超级电容器的典型工艺流程:
1. 材料准备:超级电容器的主要材料包括电极材料、电解质和包装材料。
首先需要对这些材料进行准备和筛选,确保其质量符合要求。
2. 制备电极:将电极材料涂覆在导电基底上,然后通过热压或干燥等方式进行固化,得到成型的电极。
3. 组装电容器:将制备好的电解质涂覆在电极上,然后通过卷绕或层层叠放等方式组装成电容器的结构。
4. 封装包装:将组装好的电容器进行封装和包装,以保护电容器不受外界环境的影响。
5. 测试验证:对制备好的超级电容器进行电性能测试和可靠性验证,确保其符合设计要求和规格要求。
6. 配送和应用:将通过测试验证的超级电容器出厂,进入市场,应用于各种领域的产品中,如新能源汽车、电力电子等。
总的来说,超级电容器的制造过程是一个综合工程,需要对材料、工艺和设备等多个方面进行控制和管理。
只有保证每个环节都符合要求,才能生产出高质量、高性能的超级电容器产品。
随着科技发展的不断推进,超级电容器的工艺流程也在不断完善和改进,以满足不断增长的市场需求。
超级电容器生产工艺
超级电容器生产工艺超级电容器是一种具有高功率密度和长寿命的储能装置,其主要特点是具有较高的能量转换效率和电容量。
超级电容器的生产工艺一般包括材料准备、电极制备、装配和封装等环节。
首先,超级电容器的制作需要准备电极材料。
电极材料一般采用活性炭或金属氧化物等,具有较高的比表面积和电容量。
在材料准备过程中,首先需要选择合适的原材料,并进行粉碎、筛分和干燥等工艺,以获得所需的颗粒尺寸和纯度。
然后,进行电极制备。
电极制备是超级电容器生产的关键环节之一。
首先,将所选用的电极材料与导电剂和粘结剂混合,形成均匀的电极浆料。
然后,利用离心或喷涂等方法将电极浆料涂覆在导电基底上,形成电极片。
为提高电容器的电容量,通常会采用多层电极片的堆叠结构。
接下来,进行超级电容器的装配。
装配过程一般包括电极片层间隔、导电液注入和堆叠等步骤。
首先,将电极片按一定的层间隔方式堆叠在一起,形成电极组装块。
然后,在电极组装块的两端分别安装集流体,用于收集和输送电荷。
最后,将导电液注入到电极组装块中,以提供离子传输的通道。
最后,进行超级电容器的封装。
封装是保护超级电容器内部结构的重要环节。
封装工艺主要包括壳体制备、引线连接和密封等步骤。
首先,选择合适的壳体材料,根据电容器的要求制备壳体。
然后,将装配好的超级电容器放入壳体中,并通过焊接或者激光焊接等方法将电极集流体与引线连接起来。
最后,对超级电容器进行真空抽气、填充密封材料,确保电容器内部的稳定环境。
综上所述,超级电容器的生产工艺主要包括材料准备、电极制备、装配和封装等环节。
在每个环节中,都需要严格控制工艺参数和操作要求,以确保超级电容器的性能稳定和可靠运行。
随着工艺技术的不断发展,超级电容器的生产工艺也在不断完善,以满足不同应用领域的需求。
超级电容制造工艺流程
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层状双金属氢氧化物的主要制备方法
层状双金属氢氧化物的主要制备方法层状双金属氢氧化物是一种具有特殊结构和复杂性质的新型材料,其中包含有两种金属元素,它的制备方法可以有多种,下面将分步骤阐述各种方法的具体操作过程。
第一种方法是化学共沉淀法。
该法主要是利用金属离子的沉淀性质,将两种金属离子混合后进行共沉淀,再通过煅烧形成层状双金属氢氧化物。
具体方法如下:1、按一定比例混合两种金属盐溶液,将其加入搅拌的水溶液中。
2、加入氨水等碱性溶液并搅拌,将沉淀转移到常温下静置。
3、用去离子水不断清洗混合物并过滤,取得混合物的白色沉淀,即层状双金属氢氧化物。
4、将沉淀状物料干燥,再进行高温处理,使其成为稳定的层状双金属氢氧化物。
第二种方法是水热法。
该法是其中比较简单实用的一种制备方法,具体方法如下:1、按一定比例混合两种金属盐溶液,并将其加入搅拌的去离子水中。
2、将混合物煮沸并搅拌一段时间。
3、将混合物移至高压容器中,进行水热反应。
反应过程中金属离子将沉淀并形成层状双金属氢氧化物。
4、取出沉淀状物料并干燥处理,使其成为稳定的层状双金属氢氧化物。
第三种方法是物理还原法。
该法基于金属元素本身的还原性,通过物理方式降低金属盐的还原性,实现双金属的制备过程。
具体方法如下:1、按一定比例混合两种金属盐溶液,并将混合物均匀地滴入纯水中,然后在搅拌的同时,将还原剂缓慢地加入反应终点。
2、将得到的沉淀状物料用去离子水清洗并过滤,然后用乙醇浸泡,使其成为稳定的层状双金属氢氧化物。
以上三种方法制备层状双金属氢氧化物各有不同的特点,可以根据实际需要和条件选择适合的制备方法来制备所需的材料。
层状双金属氢氧化物的制备方法也在不断地改进和创新,从而更好地满足人们对具有特殊性质材料的需求。
超级电容器的设计和制备技术
超级电容器的设计和制备技术随着科学技术的不断发展,越来越多的新型材料应运而生,超级电容器就是其中一种。
超级电容器是一种高性能储能装置,具有高效率、高功率密度和长寿命等优点,在能源存储领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍超级电容器的设计和制备技术。
一、超级电容器的分类和特性超级电容器(Supercapacitor,简称SC)又称电化学双层电容器、超级电容、超级电池、电化学电容器等,是一种电化学电容器。
超级电容器按材料分类主要有两种类型:一种为高孔隙碳材料超级电容器;一种为金属氧化物超级电容器。
高孔隙碳材料超级电容器利用电解液电离成的离子在高孔隙碳材料电极间的吸附作用来存储电能;金属氧化物超级电容器则是采用氧化物电极,其重要的特点是它们可以提供大的电容量,同时能够在高电压下工作。
与传统电池相比,超级电容器具备以下特性:1.高电容量:相对于传统的电瓶,超级电容器拥有非常高的电容量,能够储存更多的电能。
2.高充电速率:超级电容器的充电速度非常快,仅需数秒可充电至最大容量。
3.长寿命:相对于普通电池,超级电容器的寿命更长,因为它们的化学反应速度较慢,不易受到腐蚀。
4.绿色环保:超级电容器并不含有铅、汞、镉等重金属,对环境没有污染。
因此,超级电容器被广泛应用在电车、电动汽车、照明、电子设备等领域。
二、超级电容器的设计超级电容器分正负极两种,正极选择为氧化物材料,如锰酸锂、二氧化锰等,而负极则选用可撑开的极化陶瓷材料,如多孔氧化铌、二氧化钽等。
正负极之间使用导体连接,并加入电解液,就可以制备出超级电容器。
超级电容器的设计要考虑以下因素:1.选择材料:正极和负极的材料应该具有高的比表面积、高的导电性、良好的化学稳定性、长的循环寿命和低的内阻等。
2.电极设计:正极和负极应该互相分开,避免电介质损坏,同时长度应该尽量相等,以保证性能整齐。
3.电解液:电解液要具有较高的离子传导性、热稳定性、电化学稳定性等。
三、超级电容器的制备技术超级电容器主要分为两种制备方法:液相制备和固相制备。
超级电容器工艺流程
超级电容器工艺流程超级电容器是一种新型的能量存储装置,其具有高能量密度、高功率密度、长寿命和快速充放电等特点,可广泛应用于电动汽车、电网储能、移动设备等领域。
超级电容器的制造工艺流程通常包括材料配制、电极涂覆、成型、组装和封装等步骤。
首先,超级电容器的材料配制是制造过程的第一步。
制造超级电容器的主要材料包括正极材料、负极材料、分隔膜和电解液。
正极材料通常由活性炭制成,负极材料由金属氧化物制成,分隔膜则通常由聚丙烯制成,电解液是一种含有离子的溶液。
接下来,电极涂覆是超级电容器制造的关键步骤之一。
首先,通过将正极材料和负极材料分别悬浮在溶剂中,形成电极浆料。
然后,将电极浆料涂覆在导电集流体上,形成正极和负极。
涂覆后的电极需要通过烘干使溶剂挥发,使电极材料固化。
成型是接下来的步骤,超级电容器的正负极必须经过成型处理,以提高其电化学性能。
成型处理是指将正负极分别置于相应的电极槽中,浸泡在特定形式的电解液中,在一定的电流条件下施加电压进行处理。
这样可以提高电极的比表面积和电化学活性,从而提升电容器的性能。
组装是超级电容器制造的下一步。
通过将经过成型处理的正负极与分隔膜层层叠加,形成电容器的电极结构。
然后,将电极结构放入保护壳体中,并注入电解液,以保护电极并提供离子传导。
最后一个步骤是封装,超级电容器封装是为了保护电容器内部结构,并与外部电路连接。
将组装好的电容器放入封装容器中,并使用特定的封装材料对其进行密封,确保电容器的内部结构不受外界环境的影响。
综上所述,超级电容器的工艺流程包括材料配制、电极涂覆、成型、组装和封装等步骤。
每个步骤都是制造超级电容器不可或缺的环节,每一步的操作都需要精细严谨,以确保最终产品的品质和性能。
随着科技的不断进步和工艺的不断改进,超级电容器的制造工艺将进一步完善,为其广泛应用提供更好的支持。
超级电容电池的制造工艺
超级电容电池的制造工艺
超级电容电池的制造工艺包括以下几个主要步骤:
1. 材料准备:超级电容电池的主要材料包括电极材料、电解质和集流体。
电极材料通常是活性碳,电解质可以是有机溶剂或聚合物凝胶。
在制造过程中,这些材料需要进行准备和处理。
2. 制备电极:首先制备正负电极。
正电极是由活性碳和导电剂混合制成的,负电极通常使用相同的方法制备。
电极材料需要经过混合、磨碎、分散等步骤,形成适合电极制备的浆料。
3. 电极涂布:将电极材料的浆料涂覆在导电性载流体(通常是铝箔或铜箔)上,并通过压延或喷涂等方式形成一层均匀的电极层。
4. 组装:将正负电极叠放在一起,中间夹入电解质层。
通常采用层叠式组装方式,电极与电解质交替叠放,形成电池的结构。
5. 封装:将组装好的电极堆放入金属外壳中,并封装好。
外壳可以提供保护和支撑结构,封装则能够防止电解质的蒸发或渗漏。
6. 连接:连接电池的正负极,以形成一个可供外部使用的电池系统。
连接方式可以使用引线焊接、插针等方法。
7. 激活和测试:对制备好的电池进行激活和测试,包括充电和放电过程,以确保电池的性能和质量达到要求。
以上是超级电容电池的一般制造工艺流程,不同厂家和不同型号的超级电容电池可能存在一些差异。
超级电容器电极片的制备方法以及注意事项
电容器电极片的制备(1)称量一定量的活性物质(约30mg)置于50ml的烧杯中,按照8:1:1的比例换算炭黑和黏结剂的质量(2)称量计算质量的炭黑加入烧杯中,然后加入少量的乙醇,加入粘结剂(3)稍微摇晃烧杯使混合物混合均匀,用膜将烧杯封口,然后超声10分钟左右,使其分散更加均匀(4)撕掉封口膜,放入鼓风干燥箱中800C条件下烘干,大约20分钟(5)烘干后将电极材料取出放入铜片上,滴少量乙醇,折叠为块状(橡皮泥软度)(6)滚压压片,用最高档的压面机档,叠加五层铜片,压到很薄,最好没有破损(7)将薄片转移到滤纸上,用打孔器打孔制成小圆片(8)将小圆片放入真空干燥箱1000C下烘干12个小时(9)取出小圆片,立即称量,编号记录(10)将小圆片置于泡沫镍圆片上,镍片长条覆盖作为引线(极耳),上面再覆盖一层小圆片,手压使其成三明治的(11)滚压压片,贴标签表明质量及相关信息(12)将电极片浸泡在电解液中,真空浸泡12个小时,使电解液充分与电极材料接触,挤走气泡。
(13)三电极体系中测量各种电化学性能(14)电化学测试(红色夹对电极,绿色工作电极,黄色参比电极)相关说明:(1)活性材料,炭黑等应该事先研磨成很细的粉末,越细越容易压片(2)一些材料如果难以用压面机压片成型,可以使用玻璃棒手工压片(3)关于是否加炭黑的问题,可以查阅文献自己选择,炭黑是为了增加导电性(4)天平称量过程中不要按压桌面,禁止风吹等造成天平不准的一切可能性(5)电化学性能测量过程中,特别是双电层电容性质的材料,如石墨烯没有必要一直换电解液,影响不大(6)炭材料的cv扫描电压区间一般是-1~0V,分别测量在2、5、10、20、30、50、100mv/s的速率下测量,期间没有必要换电极片(个人认为衰减大的要换)(7)恒流充放电测试中一般测试100、200、500mA/g和1、2、4、6、8、10A/g电流密度下的性能,一般是先放电(8)交流阻抗测量中要先查看开路电压(控制-开路电压),填写到初始电平/开路电压一栏;高频100000,低频0.01,振幅0.005电化学指导CHI系列仪器集成了几乎所有常用的电化学测量技术,包括恒电位、恒电流、电位扫描、电流扫描、电位阶跃、电流阶跃、脉冲、方波、交流伏安法、流体力学调制伏安、库仑法、电位法、以及交流阻抗等等.不同实验技术间的切换十分方便.实验参数的设定是提示性的,可避免漏设和错设.仪器的安装打开包装箱后,取出仪器,电源线,通讯电缆,电极线和软件盘.仪器的软件安装十分简单.将软件盘插入驱动器,用鼠标器点击盘上的XXX 仪器的型号,将所有有关文件拷贝至所要使用硬盘的CHI子目录中.在视窗的文件管理器中找到CHI 的子目录以及CHIXXX 的文件( XXX 为仪器的型号),将鼠标器在CHIXXX 连击两次,程序便启动了.你应考虑将可执行文件移到主视窗上去,将来不必每次都到文件管理器中去找文件,而只需连击两次主视窗上可执行文件的符号就可启动。
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本技术涉及超级电容器技术领域,且公开了一种聚苯胺双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,包括以下配方原料:镧掺杂Co Ag双金属氢氧化物、2,6二硝基苯胺、引发剂。
该一种聚苯胺双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,Co Ag双金属氢氧化物镧掺杂Co Ag 双金属氢氧化物形成层状结构,具有较大的比表面积和孔径,可以使电荷很好地在电解质和电极材料之间匀速和迁移,并且Ag具有很高的电导率,提高了电极材料的导电性,促进了电荷的迁移和传输效率,聚苯胺包覆双金属氢氧化物,2,6二硝基苯胺中的硝基基团具有很强的吸电子性,降低了C原子的电子云密度,提高了聚苯胺的极性,增强了聚苯胺的在电解质中的耐酸碱性和化学稳定性。
权利要求书1.一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,包括以下按重量份数计的配方原料,其特征在于:40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物、32-50份2,6-二硝基苯胺、10-15份引发剂、制法包括以及以下实验药品:无水氯化钴、硝酸银、硝酸镧六水合物、蒸馏水、六次甲基四胺、无水乙醇、氢氧化钠、冰醋酸。
2.根据权利要求1所述的一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,其特征在于:所述引发剂为过硫酸胺。
3.根据权利要求1所述的一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,其特征在于:所述镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物制备方法包括以下步骤:(1)依次向反应瓶中加入适量的蒸馏水再加入无水氯化钴和硝酸银并搅拌溶解,再加入无水乙醇和六次甲基四胺,蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.5-2.5:1,在缓慢加入氢氧化钠,调节pH至9-10,控制溶液中总溶质的质量分数为3-12%,搅拌均匀后将溶液转移进自动水热反应釜中,将温度升至120-135℃,匀速搅拌反应15-20h,反应结束将溶液冷却至室温过滤除去溶剂,并使用蒸馏水洗涤固体产物,得到Co-Ag双金属氢氧化物。
(2)向自动水热反应釜加入适量的蒸馏水,再依次加入硝酸镧和上述步骤(1)制得的Co-Ag双金属氢氧化物,控制溶液中总溶质的质量分数为2-10%,将,将温度升至110-120℃,匀速搅拌反应8-12h,反应结束后将溶液冷却至室温并过滤除去溶剂,使用蒸馏水将固体产物洗涤干净后置于鼓风干燥箱中充分干燥,得到层状的镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物。
4.根据权利要求1所述的一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,其特征在于:所述氯化钴、硝酸银和硝酸镧三者的物质的量摩尔比为52-67:30-38:3-10。
5.根据权利要求1所述的一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料材料及其制法,其特征在于:所述聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料制备方法包括以下步骤:(1)向行星球磨机中加入适量的无水乙醇,再加入40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物,充分球磨直至物料全部通过1340目网筛,将物料减压浓缩除去无水乙醇,再依次反应瓶向中加入适量的乙二醇、32-50份2,6-二硝基苯胺和10-15份引发剂过硫酸铵,再加入适量的蒸馏水,乙二醇和蒸馏水的体积比为2.5-4:1,再加入冰醋酸,调节溶液pH为5-6,然后加入球磨好的40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物,控制溶液中总溶质的质量分数为2-15%,将,反应瓶置于冰水浴中,温度为0-5℃,匀速搅拌反应3-6h,反应结束后将物料过滤除去溶剂,得到褐色絮状产物,再依次使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤产物,并置于鼓风干燥机中充分干燥,得到聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料。
技术说明书一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法技术领域本技术涉及超级电容器技术领域,具体为一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法。
背景技术超级电容器一种介于充电电池和传统电容器之间的一种新型储能装置,不仅具有电池的储能特性的特点,还具有电容器快速充放电的特性,超级电容器通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量,当电极与电解液接触时,由于库仑力、分子间力及原子间力的作用,使固液界面出现稳定和符号相反的双层电荷的界面双层,加在正极板上的电势吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,从而在两电极的表面形成了一个双电层电容器,根据电极材料的不同,可以分为金属氧化物电极超级电容器、有机聚合物电极超级电容器和碳电极双层超级电容器,与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、工作温限宽、免维护、充放电效率高,是一种新型的绿色环保电源。
目前金属氧化物电极超级电容器材料主要贵金属RuO2、IrO2等,但是这些贵金属材料获取困难、价格昂贵导致超级电容器成本很高,不能广泛应用,而过渡金属化合物如MnO2、ZnO、Ni(OH)2等材料的导电性较差,降低了材料的比电容和能量密度,而有机聚合物电极超级电容器,通过在电极材料上的导电聚合物膜中发生可逆的n型或p型掺杂和去掺杂的氧化还原反应,使导电聚合物具有很高的电荷密度和比电容,从而产生很高的法拉第准电容和赝电容来储存能量,但是目前导电聚合物在电解液中的化学稳定性较差,降低了材料的循环稳定性和使用寿命。
技术内容(一)解决的技术问题针对现有技术的不足,本技术提供了一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,解决了现有的过渡金属化合物如MnO2、ZnO、Ni(OH)2等材料的导电性较差,导致电极材料的比电容和能量密度的问题,同时解决了导电聚合物在电解液中的化学稳定性较差,降低了电极材料的循环稳定性和使用寿命的问题。
(二)技术方案为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,包括以下按重量份数计的配方原料:40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物、32-50份2,6-二硝基苯胺、10-15份引发剂、制法包括以及以下实验药品:无水氯化钴、硝酸银、硝酸镧六水合物、蒸馏水、六次甲基四胺、无水乙醇、氢氧化钠、冰醋酸。
优选的,所述引发剂为过硫酸胺。
优选的,所述镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物制备方法包括以下步骤:(1)依次向反应瓶中加入适量的蒸馏水再加入无水氯化钴和硝酸银并搅拌溶解,再加入无水乙醇和六次甲基四胺,蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.5-2.5:1,在缓慢加入氢氧化钠,调节pH至9-10,控制溶液中总溶质的质量分数为3-12%,搅拌均匀后将溶液转移进自动水热反应釜中,将温度升至120-135℃,匀速搅拌反应15-20h,反应结束将溶液冷却至室温过滤除去溶剂,并使用蒸馏水洗涤固体产物,得到Co-Ag双金属氢氧化物。
(2)向自动水热反应釜加入适量的蒸馏水,再依次加入硝酸镧和上述步骤(1)制得的Co-Ag双金属氢氧化物,控制溶液中总溶质的质量分数为2-10%,将,将温度升至110-120℃,匀速搅拌反应8-12h,反应结束后将溶液冷却至室温并过滤除去溶剂,使用蒸馏水将固体产物洗涤干净后置于鼓风干燥箱中充分干燥,得到镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物。
优选的,所述氯化钴、硝酸银和硝酸镧三者的物质的量摩尔比为52-67:30-38:3-10。
优选的,所述聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料制备方法包括以下步骤:(1)向行星球磨机中加入适量的无水乙醇,再加入40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物,充分球磨直至物料全部通过1340目网筛,将物料减压浓缩除去无水乙醇,再依次反应瓶向中加入适量的乙二醇、32-50份2,6-二硝基苯胺和10-15份引发剂过硫酸铵,再加入适量的蒸馏水,乙二醇和蒸馏水的体积比为2.5-4:1,再加入冰醋酸,调节溶液pH为5-6,然后加入球磨好的40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物,控制溶液中总溶质的质量分数为2-15%,将,反应瓶置于冰水浴中,温度为0-5℃,匀速搅拌反应3-6h,反应结束后将物料过滤除去溶剂,得到褐色絮状产物,再依次使用适量的蒸馏水和无水乙醇洗涤产物,并置于鼓风干燥机中充分干燥,得到聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料。
(三)有益的技术效果与现有技术相比,本技术具备以下有益的技术效果:该一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,使用层状的镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物作为电极材料的基体成分,Co-Ag双金属氢氧化物具有较大的比表面积和孔径,可以使电荷很好地在电解质和电极材料之间匀速和迁移,并且通过水热法镧掺杂制备层状的Co-Ag双金属氢氧化物形成层状结构,提高了双金属氢氧化物的结构稳定性和弹性膨胀特性,使电极在充放电过程中基体材料更加稳定,避免了其因为微量应变导致的体积膨胀微变效应,并且Ag具有很高的电导率,提高了电极材料的导电性,促进了电荷的迁移和传输效率,从而增强了电极材料的比容量和赝电容。
该一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,水热原位合成法制备的聚2,6-二硝基苯胺包覆Co-Ag双金属氢氧化物,2,6-二硝基苯胺中的硝基基团具有很强的吸电子性,降低了C-N键合位置的电子云密度,提高了聚2,6-二硝基苯胺的极性,增强了聚2,6-二硝基苯胺的在电解质中的耐酸碱性和化学稳定性,从而提高了电极材料的循环稳定性和电容保持率,增加了超级电容器的实用性和使用寿命,并且聚2,6-二硝基苯胺相比于普通的聚苯胺,其具有更好的导电性,聚合物中具有丰富的孔隙,与Co-Ag双金属氢氧化物形成大量的导电网状结构,促进了电荷的扩散和传输,增强了超级电容器的比电容和能量密度。
具体实施方式为实现上述目的,本技术提供如下技术方案:一种聚苯胺-双金属氢氧化物超级电容器材料及其制法,包括以下按重量份数计的配方原料:40-53份镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物、32-50份2,6-二硝基苯胺、10-15份引发剂、制法包括以及以下实验药品:无水氯化钴、硝酸银、硝酸镧六水合物、蒸馏水、六次甲基四胺、无水乙醇、氢氧化钠、冰醋酸,引发剂为过硫酸胺。
镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物制备方法包括以下步骤:(1)依次向反应瓶中加入适量的蒸馏水再加入无水氯化钴和硝酸银并搅拌溶解,再加入无水乙醇和六次甲基四胺,蒸馏水和无水乙醇的体积比为1.5-2.5:1,在缓慢加入氢氧化钠,调节pH至9-10,控制溶液中总溶质的质量分数为3-12%,搅拌均匀后将溶液转移进自动水热反应釜中,将温度升至120-135℃,匀速搅拌反应15-20h,反应结束将溶液冷却至室温过滤除去溶剂,并使用蒸馏水洗涤固体产物,得到Co-Ag双金属氢氧化物。
(2)向自动水热反应釜加入适量的蒸馏水,再依次加入硝酸镧和上述步骤(1)制得的Co-Ag双金属氢氧化物,氯化钴、硝酸银和硝酸镧三者的物质的量摩尔比为52-67:30-38:3-10,控制溶液中总溶质的质量分数为2-10%,将,将温度升至110-120℃,匀速搅拌反应8-12h,反应结束后将溶液冷却至室温并过滤除去溶剂,使用蒸馏水将固体产物洗涤干净后置于鼓风干燥箱中充分干燥,得到镧掺杂Co-Ag双金属氢氧化物。