用于双电层电容器电极的多孔碳材料、其制造方法以及双电层电容器电极技术

本发明专利技术提供一种多孔碳材料，其为用于双电层电容器电极的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料由粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子形成，所述二次粒子由粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子形成，所述多孔碳材料的内部比表面积为900m2/g以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于双电层电容器电极的多孔碳材料、其制造方法以及双电层电容器电极
本专利技术涉及一种用于双电层电容器电极的多孔碳材料、其制造方法以及双电层电容器电极。本申请基于在2016年6月6日提出申请的日本专利申请(2016-112788)，通过引用而援引其全部内容。另外，本申请中所引用的全部参考以整体的形式并入本申请中。
技术介绍
专利文献1中公开了一种电极材料，其包含平均粒径为20μm～30μm且在粒子内具有1nm～30nm的孔隙的活性炭(A)和平均粒径为0.1μm～20μm的多孔碳(B)，并且具有所述多孔碳(B)插入到所述活性炭(A)彼此形成的粒子间间隙内的结构。另外，专利文献2中公开了一种碳质材料，其中，微孔体积占总孔体积的10％～60％，中孔体积占总孔体积的20％～70％，以及大孔体积占总孔体积的20％以下，并且总孔体积为0.3cm3/g～2.0cm3/g，且总比表面积为1000m2/g～2500m2/g。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平8-97101号公报专利文献2：日本特开2001-89119号公报
技术实现思路
对于本公开的一个方式的用于双电层电容器电极的多孔碳材料而言，所述多孔碳材料由粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子形成，所述二次粒子由粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子形成，所述多孔碳材料的内部比表面积为900m2/g以上。另外，本公开的一个方式的用于双电层电容器电极的多孔碳材料的制造方法包含以下工序：从多孔碳材料原料得到多孔碳材料前体的工序，所述多孔碳材料前体为通过粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子聚集而形成了粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子的多孔碳材料前体，以及通过对所述多孔碳材料前体进行加热处理而得到多孔碳材料的工序。另外，为了实现上述目的，本公开的一个方式的双电层电容器电极包含上述本公开的一个方式的多孔碳材料。附图说明图1为表示本专利技术的实施方式的多孔碳材料的制造工序的流程图。图2为显示本专利技术的实施例的多孔碳材料的结构的电子显微镜照片。图3为显示本专利技术的实施例的多孔碳材料的结构的电子显微镜照片。图4为表示例1～例2的多孔碳材料和比较用的多孔碳材料的、从氮气吸附等温线利用QSDFT法进行的微孔分析的结果的图。图5为表示例6～例9的多孔碳材料的、从氮气吸附等温线利用QSDFT法进行的微孔分析的结果的图。具体实施方式[本公开所要解决的问题]在用于双电层电容器(以下，也简记为电容器)的电极材料的多孔碳材料的孔径过小的情况下，会阻碍存在于电容器内的电解液中的离子的移动，因此电容器的内部电阻变大，输出特性降低。另一方面，多孔碳材料中的中孔的比率大时，可以改善电容器的内部电阻，但是由于存在大量对静电容量的增加没有贡献的孔，因此每单位孔体积的静电容量变低。本公开的目的在于提供一种可以在保持大的静电容量的同时减小电阻的用于双电层电容器电极的多孔碳材料、其制造方法以及双电层电容器电极。[本公开的效果]根据本公开，能够提供一种可以在保持大的静电容量的同时减小电阻的用于双电层电容器电极的多孔碳材料、其制造方法以及双电层电容器电极。[本专利技术的实施方式的说明]首先，列出本申请专利技术的实施方式的内容并进行说明。对于本申请专利技术的实施方式的用于双电层电容器电极的多孔碳材料而言，(1)所述多孔碳材料由粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子形成，所述二次粒子由粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子形成，所述多孔碳材料的内部比表面积为900m2/g以上。根据该构成，利用亚微米级尺寸的一次粒子增大比表面积，由此可以增大电容器的静电容量，另外，由一次粒子形成二次粒子，由此可以减小粒子间的接触电阻。(2)如上述(1)所述的多孔碳材料，其中，所述一次粒子可以通过颈部生长(ネック成長)而彼此结合。根据该构成，由于一次粒子彼此结合，因此可以进一步减小一次粒子间的接触电阻。(3)如上述(1)或(2)所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的外部比表面积可以为5m2/g以上且50m2/g以下。根据该构成，在电容器中，电解液中的离子与多孔碳材料的接触面积变大，从而可以减小电解液中的离子的移动壁垒(移動障壁)为主要原因的电阻。(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的微孔的孔径的峰值可以在以上且以下的范围内，所述微孔的孔径的峰值从氮气吸附等温线利用QSDFT法计算出。根据该构成，微孔的孔径大于电解液中的有机物离子的最大尺寸，因此可以减小电解液中的离子的移动壁垒为主要原因的电阻。另外，微孔的孔径小于对电极的静电容量的增加没有贡献的以上的孔径，因此可以提高电极的静电容量。(5)如上述(1)～(3)中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的微孔的孔体积可以为0.3cm3/g以上，所述微孔的孔体积从氮气吸附等温线利用t法计算出，所述多孔碳材料的微孔的孔径可以为0.63nm以上，所述微孔的孔径从所述氮气吸附等温线利用t法计算出。根据该构成，微孔的孔径大于电解液中的有机物离子的最大尺寸，因此可以减小电解液中的离子的移动壁垒为主要原因的电阻。(6)如上述(1)～(3)中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的中孔的孔体积可以为0.1cm3/g以上，所述中孔的孔体积从氮气吸附等温线利用BJH法计算出。根据该构成，通过存在适量的中孔，可以减小电解质中的离子的移动壁垒为主要原因的电阻。另外，本申请专利技术的实施方式的用于双电层电容器电极的多孔碳材料的制造方法包含以下工序：(7)从多孔碳材料原料得到多孔碳材料前体的工序，所述多孔碳材料前体为通过粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子聚集而形成了粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子的多孔碳材料前体，以及通过对所述多孔碳材料前体进行加热处理而得到多孔碳材料的工序。根据该构成，可以得到如下多孔碳材料：可以利用亚微米级尺寸的一次粒子增加比表面积，另外，通过一次粒子彼此结合而形成二次粒子而可以减小一次粒子间的接触电阻。(8)如上述(7)所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料前体的外部比表面积可以为5m2/g以上且50m2/g以下。根据该构成，可以得到如下多孔碳材料：在双电层电容器中，电解液中的离子与多孔碳材料的接触面积变大，从而可以减小电解液中的离子的移动壁垒为主要原因的电阻。(9)如上述(7)或(8)所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料原料可以为SiO2和含碳材料的混合物，可以通过在惰性气体气氛下、在1450℃以上对所述混合物进行加热而得到所述多孔碳材料前体。根据该构成，可以得到晶体结构为β型且一次粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的SiC前体，并且可以有效地得到上述(1)的多孔碳材料。(10)如上述(9)所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述混合物中的SiO2与C的摩尔比可以为SiO2：C＝1：3～1：4。根据该构成，可以减少残留在所得到的前体中的SiO2。另外，虽然有可能残留碳成分，但是残留碳能够在大气、含氧气氛中燃烧除去。(11)如上述(7)或(8)所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料原料可以为通过对稻谷壳进行碳化处理并粉碎而得到的稻谷壳原料，所述稻谷壳原料中的SiO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔碳材料，其为用于双电层电容器电极的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料由粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子形成，所述二次粒子由粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子形成，所述多孔碳材料的内部比表面积为900m2/g以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.06 JP 2016-1127881.一种多孔碳材料，其为用于双电层电容器电极的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料由粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子形成，所述二次粒子由粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子形成，所述多孔碳材料的内部比表面积为900m2/g以上。2.如权利要求1所述的多孔碳材料，其中，所述一次粒子通过颈部生长而彼此结合。3.如权利要求1或权利要求2所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的外部比表面积为5m2/g以上且50m2/g以下。4.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的微孔的孔径的峰值在以上且以下的范围内，所述微孔的孔径的峰值从氮气吸附等温线利用QSDFT法计算出。5.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的微孔的孔体积为0.3cm3/g以上，所述微孔的孔体积从氮气吸附等温线利用t法计算出，所述多孔碳材料的微孔的孔径为0.63nm以上，所述微孔的孔径从所述氮气吸附等温线利用t法计算出。6.如权利要求1～权利要求3中任一项所述的多孔碳材料，其中，所述多孔碳材料的中孔的孔体积为0.1cm3/g以上，所述中孔的孔体积从氮气吸附等温线利用BJH法计算出。7.一种多孔碳材料的制造方法，其为用于双电层电容器电极的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料的制造方法包含以下工序：从多孔碳材料原料得到多孔碳材料前体的工序，所述多孔碳材料前体为通过粒径为0.1μm以上且0.5μm以下的一次粒子聚集而形成了粒径为3μm以上且100μm以下的二次粒子的多孔碳材料前体，以及通过对所述多孔碳材料前体进行加热处理而得到多孔碳材料的工序。8.如权利要求7所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料前体的外部比表面积为5m2/g以上且50m2/g以下。9.如权利要求7或权利要求8所述的多孔碳材料的制造方法，其中，所述多孔碳材料原料为SiO2和含...

【专利技术属性】
技术研发人员：石川真二，斋藤崇广，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP