1.一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将针状焦研磨到200目以上,研磨后的针状焦放入小烧杯中,加入乙醇和水混合溶液,乙醇和水体积比为3:1~1:3,针状焦与乙醇和水混合溶液的质量比控制在1:100‑1:10;
所述的针状焦为煤工业过程中生产的煤系针状焦;
2)再称取针状焦质量1‑5倍的碱,缓慢加入到混合溶液中,搅拌器以100~500r/min的转速搅拌24小时以上,然后干燥;
3)混合物放在管式炉中间加热区域,在惰性气体和氢气混合气氛下进行热处理;
热处理过程分为两个恒温阶段:
第一阶段,管式炉以5~15℃/min的升温速率升高到350~450℃,保持1~3小时;
第二阶段,管式炉以5~15℃/min的升温速率升高到600~950℃,保持1~3小时;
取出,即得到多孔结构的针状焦基炭材料;
4)将多孔结构的针状焦基炭材料与金属盐溶于水,充分搅拌,放入反应釜中,120~150℃水热反应4~10小时,取出样品过滤干燥,即制得金属调控孔结构的针状焦基炭材料;所述的金属盐为过渡金属盐,过渡金属为钴、铁、锰、镍的一种以上,盐类为醋酸盐、氯化盐、硫酸盐、硝酸盐中的一种以上;
5)以得到的金属调控孔结构的针状焦基炭材料为电极材料,在室温大气条件下制作水系超级电容器电极。
2.根据权利要求1所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,步骤5)具体包括以下步骤:
1)以泡沫镍为集流体,切出圆片;以电解纸为电池隔膜纸,切出圆片;与此同时,将金属调控孔结构的针状焦基炭材料与导电剂、粘结剂混合成浆料,浆料均匀的涂抹在泡沫镍圆片上,使用压片机施加5~15MPa的压力压制成电极片;
2)将电极片放在纽扣电池壳中间,滴加氢氧化钾或氢氧化钠溶液,装好电池后使用电池封口机以5~15MPa的压力封装电池。
3.根据权利要求1所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述的惰性气体为氩气、氦气或氮气。
4.根据权利要求1所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述的惰性气体和氢气的体积比为20:1~2:1。
5.根据权利要求1所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述的碱为第一、第二主族元素碱。
6.根据权利要求1所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,步骤4)所述的金属盐添加量为金属盐中的金属元素与样品的质量比控制在
0.5%~5%。
7.根据权利要求2所述的一种利用针状焦基炭材料制备超级电容器电极材料的方法,其特征在于,所述的金属调控孔结构的针状焦基炭材料与导电剂、粘结剂混合物中,导电剂为乙炔黑或炭黑,粘结剂为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯;针状焦基炭材料与其他二者总量的质量比为3:1~6:1,导电剂和粘结剂的质量比为2:1~1:2。