【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超级电容器电极材料制备，具体地，本专利技术涉及一种复合碳材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、超级电容器是一种新型的电子元件，它可以通过快速充电和放电实现高功率密度和高能量密度的储存。与传统的锂离子电池相比，超级电容器具有较高的功率输出，在车载电子、可再生能源存储等领域具有广泛的应用前景。
2、目前，超级电容器的发展已进入了商业化阶段，但还存在着一些问题需要解决。超级电容器能量密度仍然较低，循环性能较低，制造成本也较高，限制了其在大规模应用中的普及。因此，如何提高电容器的性能以及如何选取更合适的超级电容器的电极材料成为当前研究的热点问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种复合碳材料及其制备方法和应用。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种复合碳材料的制备方法，包括如下步骤：
3、s1，将多孔炭颗粒、碳纳米管和导电炭黑加入水中，搅拌混合，得到复合碳混合液；
4、s2，将所述复合碳混合液进行喷雾干燥处理，得到复合碳颗粒；
5、s3，将所述复合碳颗粒进行热处理，得到所述复合碳材料。
6、本专利技术实施例通过以多孔炭颗粒、碳纳米管和导电炭黑为原料制备复合碳材料，其中，多孔炭颗粒可以提供良好的机械强度和较大的比表面积，进而可以减少复合碳材料作为超级电容器电极材料时在充放电过程中的体积膨胀和体积收缩，有助于维持超级电容器的结构稳
7、在一些实施例中，所述步骤s1中，所述多孔炭颗粒、所述碳纳米管与所述导电炭黑的质量百分比为(40％～80％):(10％～30％):(10％～30％)。
8、在一些实施例中，所述步骤s1中，所述搅拌混合是在超声条件下进行，所述超声的超声波频率为20～100khz；所述搅拌混合的温度为30～90℃，混合时间为0.5～6h。
9、在一些实施例中，所述步骤s2中，所述喷雾干燥处理是以热空气作为载气，所述热空气的温度为100～200℃，流速为10l/min；所述喷雾干燥处理的压力为0.1～0.5mpa，进料速率为1.0～5.0ml/min。
10、在一些实施例中，所述步骤s3中，所述热处理是在氢气氛围下进行，所述氢气的流速为0.2～5l/h。
11、在一些实施例中，所述步骤s3中，所述热处理的温度为300～800℃，压力为0.2～0.4mpa，时间为2～8h。
12、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种复合碳材料，所述复合碳材料由上述方法制备得到。
13、在一些实施例中，所述复合碳材料包括多孔炭颗粒、碳纳米管和导电炭黑。
14、在一些实施例中，所述复合碳材料为准球形，具有三维多孔结构。
15、本专利技术实施例所制得的复合碳材料为准球形，具有三维多孔结构，这种结构可以提供极大的表面积，从而在作为超级电容器电极材料时可以增加电极材料与电解质之间的接触面积，进而提高超级电容器的存储能量。
16、第三方面，本专利技术实施例还提供了上述复合碳材料在超级电容器中的应用，其作为超级电容器的电极材料。以上述复合碳材料为电极材料所得到的超级电容器具有能量密度高、电解液浸润性好、循环性能优异等优点，应用价值广泛。
17、本专利技术所具有的优点和有益效果为：
18、(1)本专利技术通过以多孔炭颗粒、碳纳米管和导电炭黑为原料制备复合碳材料，该复合碳材料为准球形，具有较高的比表面积，作为超级电容器的电极材料时，可以使超级电容器表现出较高的质量比电容和能量密度，且循环性能优异，具有良好市场发展潜力。
19、(2)本专利技术复合碳材料制备方法中通过在氢气氛围下对复合碳颗粒进行热处理，不仅有助于提高复合碳材料的电导率，进而提升其电化学性能；还能够提高复合碳材料表面的化学反应活性，进而提高超级电容器充放电反应速度；且还可以增加复合碳材料孔隙的活性，提高电解液的浸润性；且该方法工艺简单、操作安全、成本低廉，具有广阔的应用前景。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种复合碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述多孔炭颗粒、所述碳纳米管与所述导电炭黑的质量百分比为(40％～80％):(10％～30％):(10％～30％)。
3.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述搅拌混合是在超声条件下进行，所述超声的超声波频率为20～100kHz；所述搅拌混合的温度为30～90℃，混合时间为0.5～6h。
4.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述喷雾干燥处理是以热空气作为载气，所述热空气的温度为100～200℃，流速为10L/min；所述喷雾干燥处理的压力为0.1～0.5Mpa，进料速率为1.0～5.0mL/min。
5.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述热处理是在氢气氛围下进行，所述氢气的流速为0.2～5L/h。
6.根据权利要求5所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述热处
7.一种复合碳材料，其特征在于，所述复合碳材料由权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的复合碳材料，其特征在于，所述复合碳材料包括多孔炭颗粒、碳纳米管和导电炭黑。
9.根据权利要求7所述的复合碳材料，其特征在于，所述复合碳材料为准球形，具有三维多孔结构。
10.一种如权利要求7-9任一项所述的复合碳材料在超级电容器中的应用，其特征在于，所述复合碳材料作为超级电容器的电极材料。
...【技术特征摘要】
1.一种复合碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述多孔炭颗粒、所述碳纳米管与所述导电炭黑的质量百分比为(40％～80％):(10％～30％):(10％～30％)。
3.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述搅拌混合是在超声条件下进行，所述超声的超声波频率为20～100khz；所述搅拌混合的温度为30～90℃，混合时间为0.5～6h。
4.根据权利要求1所述的复合碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述喷雾干燥处理是以热空气作为载气，所述热空气的温度为100～200℃，流速为10l/min；所述喷雾干燥处理的压力为0.1～0.5mpa，进料速率为1.0～5.0ml/min。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，邵杰，杨成龙，王哲帆，付宁，于信波，薛松，蔡铭，赵瀚辰，胡超，崔义，郭洁，张洪清，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。