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专利号: 2018111114767
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种废旧锌-锰干电池碳包的用途,用于混合式超级电容器正极工作电极材料。

2.如权利要求1所述的用途,其特征在于,所述正极工作电极,以回收的锌-锰干电池碳包为活性物质,聚偏氟乙烯为粘合剂,乙炔黑为导电剂,将三者在N-甲基吡咯烷酮中混合、研磨、调成糊状物,将糊状物均匀涂覆在集流体上,真空干燥,得正极工作电极。

3.一种废旧锌-锰干电池碳包的用途,用于制造混合式超级电容器。

4.如权利要求3的用途,其特征在于,所述混合式超级电容器的制备方法为,将正极工作电极和负极工作电极按涂有活性物质的一面相对叠合,正、负极之间加隔膜,使隔膜饱和吸附电解液,密封,得混合式超级电容器;

其中,正极工作电极,以回收的锌-锰干电池碳包为活性物质,聚偏氟乙烯为粘合剂,乙炔黑为导电剂,将三者在N-甲基吡咯烷酮中混合、研磨、调成糊状物,将糊状物均匀涂覆在集流体上,真空干燥,得正极工作电极;

以氮掺杂碳包覆磷酸钛钠为活性物质,聚偏氟乙烯为粘合剂,乙炔黑为导电剂,将三者在N-甲基吡咯烷酮中混合、研磨、调成糊状物,将糊状物均匀涂覆在集流体上,真空干燥,得负极工作电极。

5.一种正极工作电极,包括

活性物质,以回收的锌-锰干电池碳包为活性物质,

粘合剂,聚偏氟乙烯为粘合剂,

导电剂,乙炔黑为导电剂,

集流体;将活性物质、粘合剂、导电剂三者在N-甲基吡咯烷酮中混合、研磨、调成糊状物,糊状物均匀涂覆在集流体上并真空干燥。

6.如权利要求5所述的正极工作电极,其特征在于,活性物质、聚偏氟乙烯、乙炔黑的质量比为80 : (5‒10) : (15‒10);更优选的,活性物质在正极上的浓度为1.5‒3 mg/cm2;

所述集流体为石墨纸、铜箔、泡沫镍或不锈钢丝网;所述的真空干燥,干燥条件为:温度为80‒120 °C,时间为8‒12 h,真空度为0.09‒0.1 MPa。

7.一种混合式超级电容器,包括:

正极工作电极;

负极工作电极;

隔膜,位于正极工作电极和负极工作电极之间;隔膜的一面贴合正极工作电极的活性物质层,隔膜的另一面贴合负极工作电极的活性物质层;且隔膜饱和吸附电解液。

8.如权利要求7所述的混合式超级电容器,其特征在于,所述混合式超级电容器在0.5 A/g下循环2000圈,容量保持率(相对于首圈)80‒95%,比能量保持为14‒17 W h/kg,对应的比功率为503 W/kg;

所述的正极工作电极和负极工作电极,其中正极上活性物质与负极上活性物质的质量之比为(3‒3.5) : 1;即正极上的回收的锌-锰干电池碳包与负极上的氮掺杂碳包覆磷酸钛钠的质量之比为(3‒3.5) : 1;

所述的隔膜为Whatman GF/D玻璃纤维或滤纸;所述的电解液为1‒9 mol/L硫酸钠、硝酸钠或醋酸钠;所述的密封为用石蜡膜密封。

9.如权利要求7或8所述的超级电容器,其特征在于,负极工作电极包括,作为活性物质的氮掺杂碳包覆磷酸钛钠,作为粘合剂的聚偏氟乙烯,作为导电剂的乙炔黑,以及集流体;

将活性物质、粘合剂、导电剂三者在N-甲基吡咯烷酮中混合、研磨、调成糊状物,糊状物均匀涂覆在集流体上并真空干燥,得负极工作电极;

更优选的,所述活性物质、聚偏氟乙烯、乙炔黑的质量比为80 : (5‒10) : (15‒10);所述活性物质在负极上的浓度为4.5‒9 mg/cm2;

所述集流体为石墨纸、铜箔、泡沫镍或不锈钢丝网;

所述的真空干燥,干燥条件为:温度为80‒120  °C,时间为8‒12 h,真空度为0.09‒0.1 MPa。

10.如权利要求7或8所述的超级电容器,其特征在于,所述的回收的锌-锰干电池碳包的制备方法,包括步骤如下:a. 将废旧锌-锰干电池拆解,将碳包与其它组分分开;

b. 将碳包粉末转移至无水乙醇溶液中,室温下搅拌1‒2 h;固液分离,得固体A;

c. 将固体A转移至蒸馏水中,室温下搅拌1‒2 h;固液分离,乙醇洗涤固体2‒3次,得固体B;

d. 将固体B干燥,得回收的锌-锰干电池碳包;

所述的氮掺杂碳包覆磷酸钛钠的制备步骤如下:

h. 将钛酸酯溶解于无水乙醇与丁醇的混合溶液中,得溶液D;

i. 将钠盐、植酸溶解于蒸馏水中,得溶液E;

j. 搅拌下,将溶液E加入到溶液D中,室温下搅拌1‒3 h,得混合液F;

k. 搅拌下,将水性聚氨酯的水溶液加入到混合液F中,室温下搅拌1‒2 h,得混合液G;

l. 将混合液G进行固液分离,得固体H;

m. 将固体H干燥,然后在惰性气体氛中热处理,得氮掺杂碳包覆磷酸钛钠。