一种高性能柔性储能材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能柔性储能材料的制备方法，该制备方法按下述步骤进行：首先将聚氨酯材料、沥青基炭纤维或两者的混合物与固化剂破碎成细粉料后加入增塑剂，然后将混合料输入双螺杆挤出机挤出造粒；接着对粒料输入碳化活化炉内分阶段碳化活化，碳化活化后在氮气保护下冷却出料；然后将碳料放入酸溶液内煮洗，并将酸洗后的碳料放入去离子水中进行煮洗；最后将煮洗后的碳料烘干、破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。本发明专利技术的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000‑2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能柔性储能材料的制备方法
本专利技术涉及活性炭的制备领域，具体地说是一种电能储量大、比表面积高的高性能柔性储能材料的制备方法。
技术介绍
活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，自古以来就在医药、食品等方面得到了应用。随后，它作为优质的吸附剂和催化剂载体在工业、国防、农业、医药卫生、环保及能源等领域也得到了广泛应用。但由于常规活性炭的比表面积和吸附性能低，还不能满足日益发展的环保、能源、天然气及氢气的高效储能介质以及高科技等领域的需求，尤其是目前高速发展的高能汽车电池、超能电容器的制造过程中，需要大量的储能电碳材料，目前制备工艺生产出的储能电碳材料的电能储量及比表面积等参数还无法达到高能汽车电池、超能电容器的发展需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种电能储量大、比表面积高的高性能柔性储能材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种高性能柔性储能材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：(1)将聚氨酯材料、沥青基炭纤维或两者的混合物与固化剂按重量比100∶3-8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；(2)将增塑剂和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料输入双螺杆挤出机进行挤出造粒；(3)将收集到的粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以2-5℃/min的升温速率将炉温升温至300℃-350℃后通入氮气保持恒温1.5-2小时，接着以2-5℃/min的升温速率将炉温升温至600℃-650℃后保持恒温1.5-2小时，关闭氮气后通入复合活化剂，接着继续以2-5℃/min的升温速率将炉温升温至900℃-1000℃后保持恒温2-5小时，碳化活化结束后将炉温冷却至700℃-750℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；(4)将碳化活化后的碳料加入酸溶液后通入蒸汽进行煮洗0.5-1小时；(5)将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗5-10次将ph值调节为6.5-8；(6)将去离子水煮洗后的碳料输入烘干机中烘干2-10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。本专利技术相比现有技术有如下优点：本专利技术通过将聚氨酯材料或沥青基炭纤维(200-300℃)和固化剂、利于造粒成型的增塑剂处理后挤出造粒，然后对粒料进行碳化活化，并对碳化活化料进行多次煮洗去除碳料中的金属离子、非金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途，然后对煮洗过的电碳颗粒进行烘干破碎即可得PPM级≤100的纯净高性能柔性储能材料，该高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1首先将聚氨酯材料、乌洛托品按重量比100∶3的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；将重量为聚氨酯材料重量8％的纤维素和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料自动进入双螺杆挤出机进行挤出造粒，该挤出机的参数为：内温150℃、背压2MPa、模头孔径4mm；将收集到的冷却粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以5℃/min的升温速率将炉温升温至300℃后通入氮气保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，接着以5℃/min的升温速率将炉温升温至650℃后保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，关闭氮气后将二氧化碳和水蒸汽按照体积比1.4∶1的比例混合后制成的复合活化剂按照每小时0.1千克复合活化剂/千克炭的比例通入碳化活化炉内，接着继续以2℃/min的升温速率将炉温升温至900℃后保持恒温5小时对粒料进行活化，碳化活化结束后将炉温冷却至720℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；将碳化活化后的材料加入硫酸、盐酸制成的浓度为30％的酸溶液中，然后通入蒸汽进行煮洗0.5小时，煮洗时酸溶液和碳料的重量比为7∶1，酸溶液煮洗可去除碳料中金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途；将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗10次将ph值调节为6.5-7.5，每次煮洗0.5小时，去离子水煮洗可去除酸洗后碳料中的各种金属、非金属离子，得到PPM级≤100的纯净电碳颗粒；最后将煮洗后的碳料输入温度为200℃的烘干机中烘干10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得粒径≤80μm的微粉状高性能柔性储能材料。本专利技术的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。实施例2首先将聚氨酯材料、乌洛托品按重量比100∶8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；将重量为聚氨酯材料重量5％的纤维素和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料自动进入双螺杆挤出机进行挤出造粒，该挤出机的参数为：内温250℃、背压16MPa、模头孔径1mm；将收集到的冷却粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以5℃/min的升温速率将炉温升温至350℃后通入氮气保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，接着以3℃/min的升温速率将炉温升温至640℃后保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，关闭氮气后将二氧化碳和水蒸汽按照体积比1.5∶1的比例混合后制成的复合活化剂按照每小时0.3千克复合活化剂/千克炭的比例通入碳化活化炉内，接着继续以5℃/min的升温速率将炉温升温至950℃后保持恒温3小时对粒料进行活化，碳化活化结束后将炉温冷却至750℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；将碳化活化后的材料加入硫酸制成的浓度为22％的酸溶液中，然后通入蒸汽进行煮洗1小时，煮洗时酸溶液和碳料的重量比为11∶1，酸溶液煮洗可去除碳料中金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途；将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗9次将ph值调节为6.9-7.6，每次煮洗0.5小时，去离子水煮洗可去除酸洗后碳料中的各种金属、非金属离子，得到PPM级≤100的纯净电碳颗粒；最后将煮洗后的碳料输入温度为250℃的烘干机中烘干5小时烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得粒径≤80μm的微粉状高性能柔性储能材料。本专利技术的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。以上实施例仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术保护范围之内；本专利技术未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能柔性储能材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：(1)将聚氨酯材料、沥青基炭纤维或两者的混合物与固化剂按重量比100∶3‑8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100‑325目的粉料；(2)将增塑剂和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料输入双螺杆挤出机进行挤出造粒；(3)将收集到的粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以2‑5℃/min的升温速率将炉温升温至300℃‑350℃后通入氮气保持恒温1.5‑2小时，接着以2‑5℃/min的升温速率将炉温升温至600℃‑650℃后保持恒温1.5‑2小时，关闭氮气后通入复合活化剂，接着继续以2‑5℃/min的升温速率将炉温升温至900℃‑1000℃后保持恒温2‑5小时，碳化活化结束后将炉温冷却至700℃‑750℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；(4)将碳化活化后的碳料加入酸溶液后通入蒸汽进行煮洗0.5‑1小时；(5)将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗5‑10次将ph值调节为6.5‑8；(6)将去离子水煮洗后的碳料输入烘干机中烘干2‑10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。...

【技术特征摘要】
1.一种高性能柔性储能材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：(1)将聚氨酯材料、沥青基炭纤维或两者的混合物与固化剂按重量比100∶3-8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；(2)将增塑剂和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料输入双螺杆挤出机进行挤出造粒；(3)将收集到的粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以2-5℃/min的升温速率将炉温升温至300℃-350℃后通入氮气保持恒温1.5-2小时，接着以2-5℃/min的升温速率将炉温升温至600℃-650℃后保持恒温1.5-2小...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾琳，
申请(专利权)人：贾琳，
类型：发明
国别省市：陕西,61