活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器技术

本发明专利技术提供一种活化中间相炭微球，其制备方法为：将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理；将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化；将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭微球；所述活化中间相炭微球的比表面积为10～50m2/g。本发明专利技术还提供一种超级电容器，包括：负极，所述负极为所述的活化中间相碳微球；正极，所述正极为石墨；电解液，所述电解液为非金属离子电解质盐的有机溶液；和介于正负极之间的隔膜。超级电容器工作电压可达4V，比容量大。实验结果表明，本发明专利技术的超级电容器的工作电压为0～4V，900次充放电依然保持近100%的放电容量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种活化中间相炭微球，其制备方法为：将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理；将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化；将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭微球；所述活化中间相炭微球的比表面积为10～50m2/g。本专利技术还提供一种超级电容器，包括：负极，所述负极为所述的活化中间相碳微球；正极，所述正极为石墨；电解液，所述电解液为非金属离子电解质盐的有机溶液；和介于正负极之间的隔膜。超级电容器工作电压可达4V，比容量大。实验结果表明，本专利技术的超级电容器的工作电压为0～4V，900次充放电依然保持近100%的放电容量。【专利说明】活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器
本专利技术涉及电容器领域，特别涉及活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器。
技术介绍
进入21世纪，人类社会飞速发展，对能源的需求也愈发急迫，结果导致能源危机 和环境保护两大难题然，人们对新能源以及切实可行的环保措施的需要越来越强烈。近年 来，为了缓解日益严重的能源危机和环境问题，世界各国政府都在大力推进新能源汽车产 业的发展。但是目前电动汽车所面临的最大挑战就是电能储存装置，无论是铅酸电池、锂电 池，还是燃料电池均存在成本高、寿命短、续驶里程短和充电时间长等问题。因此，人们对电 动汽车的电能储存装置提出了低成本、高容量、长寿命及高安全等要求。 近年来，一种新型、高效、实用的能量储存装置一超级电容器备受关注，有望成为 新一代电动汽车的主要电能储存装置。超级电容器由正极、负极、电解液和介于正负极之间 的隔膜组成，又称为法拉电容，是20世纪七八十年代发展起来的一种兼具传统电容器和二 次电池这两种储能装置的优点的新型储能装置，其容量可达几百至上千法拉，同传统的电 容器和二次电池相比，其储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、 对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点，它的出现填补了传统电容 器和二次电池之间的空白。事实上，超级电容器不仅在电动汽车上具有巨大的潜在应用价 值，在通信、工业领域作为各用电源、独立电源己经得到了广泛应用；在航空、航天、国防等 方面作为高冲电流发生器也将发挥重要作用。因此超级电容器已经成为人们研究的热点。 目前的超级电容器的工作电压均低于4V，电容器的能量和功率密度在应用上就受 到了限制。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种活化中间相炭微球的制备方法，由该方法制 备的活化中间相炭微球作为超级电容器负极使用时，超级电容器工作电压可达4V，比容量 大。 本专利技术提供一种活化中间相炭微球，由以下方法制备： (A)将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理； (B)将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化； (C)将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭 微球； 所述活化中间相炭微球的比表面积为10?50m2/g。 本专利技术提供一种活化中间相炭微球的制备方法，包括以下步骤： (A)将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理； (B)将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化； (C)将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭 微球； 所述活化中间相炭微球的比表面积为10?50m2/g。 优选的，所述步骤（B)后还包括： 将活化后的中间相炭微球洗涤至中性，烘干。 优选的，所述步骤（A)中，所述加热温度为400?1500°C，加热时间为2?12小 时。 优选的，所述步骤（B)中，所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳 酸氢钾或碳酸氢钠。 优选的，所述步骤（B)中，所述碱性物质与预处理后的中间型炭微球的质量比为 (1 ?16) :1。 优选的，所述步骤（C)中，所述氮氢混合气中氢气的体积百分含量为5%?20%。 本专利技术还提供了一种超级电容器，包括： 负极，所述负极为上述技术方案所述的活化中间相炭微球或者采用上述技术方案 所述的方法制备的活化中间相碳微球； 正极，所述正极为石墨； 电解液，所述电解液为非金属离子电解质盐的有机溶液； 和介于正负极之间的隔膜。 优选的，所述非金属离子电解质盐为四氟硼酸四甲基胺、三氟甲磺酸四甲基胺、高 氯酸四甲基胺、四氟硼酸四乙基胺、六氟磷酸四乙基胺、高氯酸四乙基胺、四氟硼酸四丙基 胺、高氯酸四丙基胺、四氟硼酸四丁基胺、高氯酸四丁基胺、四氟硼酸三乙基甲基胺、高氯酸 三乙基甲基胺、四氟硼酸二甲基二乙基胺、高氯酸二甲基二乙基胺、四氟硼酸三甲基乙基 胺、高氯酸三甲基乙基胺、四氟硼酸螺环季铵盐或高氯酸螺环季铵盐。 优选的，所述有机溶液的溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲 酯、乙基甲基碳酸酯、1，4- 丁内酯中的一种或两种。 与现有技术相比，本专利技术提供了一种超级电容器，以活化中间相炭微球为负极，以 石墨为正极，以非金属离子电解质盐的有机溶液为电解液。由于所述活化中间相炭微球的 比表面积为10?50m 2/g，在其中吸脱附的电解液离子比较稳定，不易分解，因此以活化中间 相炭微球为负极可有效的提高超级电容器的工作电压和比电容。另外，以非金属离子电解 质盐的有机溶液为电解液不会在电极材料表面沉积，避免了电极材料的空隙堵塞，从而延 长了超级电容器的循环寿命。实验结果表明，本专利技术的超级电容器的工作电压为〇?4V， 900次充放电依然保持近100%的放电容量。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1中MCMB-a的扫描电镜图； 图2为本专利技术实施例1中MCMB-a的N2吸附-脱附等温线性曲线； 图3为本专利技术实施例1中MCMB-a的BJH孔径分布图； 图4为本专利技术实施例5中不同电解液的超级电容器的比容量曲线图； 图5为本专利技术实施例5中的超级电容器与比较例1中的电容器的比容量曲线图； 图6为本专利技术实施例6中超级电容器的循环充放电曲线图。 【具体实施方式】 为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是 应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的 限制。 本专利技术实施例公开了一种活化中间相炭微球，由以下方法制备： (A)将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理； (B)将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化； (C)将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭 微球； 所述活化中间相炭微球的比表面积为10?50m2/g。 本专利技术中，活化中间相炭微球的比表面积为10?50m2/g，优选为20?30m 2/g。由 于所述活化中间相炭微球具有的比表面积特性，因此其可以作为超级电容器的负极材料。 在高电压下，电极材料中吸脱附的电解液离子比较稳定，不易分解。所述活化中间相炭微球 按照以下方法制备： 首先将中间相炭微球进在惰性气体中加热预处理。经过加热预处理，除去中间相 炭微球中的有机类物质，使得中间相炭微球结构更紧致，振实密度增大。所述惰性气体优选 为氦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活化中间相炭微球，由以下方法制备：（A）将中间相炭微球在惰性气体中加热预处理；（B）将碱性物质与预处理后的中间相炭微球混合，进行化学活化；（C）将化学活化后的中间相炭微球在氮氢混合气中加热处理，得到活化中间相炭微球；所述活化中间相炭微球的比表面积为10～50m2/g。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏宇，郑程，齐力，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22