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专利号: 2021116566692
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:

将预处理后的碳纤维一端利用导电胶粘在金属箔上将其与饱和甘汞电极及铂片电极组成三电极系统接入电化学工作站;以CoCl2和Ni(NO3)2的混合溶液为电解液,利用电化学沉积将Ni‑Co LDH负载到碳纤维上;之后将负载了Ni‑Co LDH的碳纤维通过导电胶粘在焦耳热加热炉中的样品架上,再开启真空泵,将腔体内抽至一定的真空度并接入直流电源;通过控制电压的大小,使碳纤维表面负载的Ni‑Co LDH在高温下还原30 s‑10 min;继续增加电压使温度达到镍和钴金属在该真空度下的蒸发温度,保持10 s‑10 min将还原得到的镍和钴金属蒸发即制备出基于快速焦耳热高温过程的高活性碳纤维超级电容器电极,该电极为表面粗糙且多孔的活化碳纤维电极。

2.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:所述的超级电容器包括平板状超级电容器或纤维状超级电容器。

3.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:包括以下步骤:

碳纤维的预处理:取准确称量好的碳纤维并放入管式炉内,以惰性气体作为保护气氛,在100‑500℃的温度范围下保温1‑5 h以去碳纤维除表面的保护胶。

4.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:所述的电化学沉积的时间为30 s‑1 h。

5.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:根据具体需求选择不同数目以及不同长度的活化碳纤维作为电极。

6.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:所述的还原温度为400‑1000℃。

7.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:将预处理后的一股长度为3 cm宽度为2 mm的碳纤维一端利用导电银胶粘在厚度为0.05mm厚的铜箔上并将其与饱和甘汞电极及铂片电极组成三电极系统接入电化学工作站;以0.3 M的CoCl2和Ni(NO3)2的混合溶液为电解液,在恒压下沉积Ni‑Co LDH,沉积时间为60 s;将负载了Ni‑Co LDH的碳纤维通过导电银胶粘在焦耳热加热炉中的样品架上,之后开启真空泵,将腔体内抽至一定的真空度并接入直流电源;在8V的恒压下,碳纤维表面温度达到600℃,保持恒压2 min将负载的Ni‑Co LDH还原;继续增加电压至17V使碳纤维温度达到1200℃,保持恒压30 s将还原得到的镍和钴金属蒸发即制备出基于快速焦耳热高温过程的高活性碳纤维超级电容器电极。

8.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:将预处理后的一股长度为3 cm宽度为1 mm的碳纤维一端利用导电银胶粘在厚度为0.05mm厚的铜箔上并将其与饱和甘汞电极及铂片电极组成三电极系统接入电化学工作站;以0.3 M的CoCl2和Ni(NO3)2的混合溶液为电解液,在恒压下沉积Ni‑Co LDH,沉积时间为90 s;将负载了Ni‑Co LDH的碳纤维通过导电银胶粘在焦耳热加热炉中的样品架上,之后开启真空泵,将腔体内抽至一定的真空度并接入直流电源;在10.5V的恒压下,碳纤维表面温度达到800℃,保持恒压5 min将负载的Ni‑Co LDH还原;继续增加电压至17V使碳纤维温度达到1200℃,保持恒压1 min将还原得到的镍和钴金属蒸发即制备出基于快速焦耳热高温过程的高活性碳纤维超级电容器电极。

9.根据权利要求1所述的一种基于焦耳热高温快速制备高活性碳纤维超级电容器电极的方法,其特征在于:将预处理后的一片长度为3 cm宽度为1 cm的碳纤维一端利用导电银胶粘在厚度为0.05mm厚的铜箔上并将其与饱和甘汞电极及铂片电极组成三电极系统接入电化学工作站;以0.3 M的CoCl2和Ni(NO3)2的混合溶液为电解液,在恒压下沉积Ni‑Co LDH,沉积时间为30 s;将负载了Ni‑Co LDH的碳纤维通过导电银胶粘在焦耳热加热炉中的样品架上,之后开启真空泵,将腔体内抽至一定的真空度并接入直流电源;在8.5V的恒压下,碳纤维表面温度达到700℃,保持恒压30 s将负载的Ni‑Co LDH还原;继续增加电压至17V使碳纤维温度达到1200℃,保持恒压10 s将还原得到的镍和钴金属蒸发即制备出基于快速焦耳热高温过程的高活性碳纤维超级电容器电极。