一种制备超级电容器用活性炭的方法技术

本发明专利技术属于储能材料制备技术领域，尤其涉及一种制备超级电容器用活性炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)得到中间相碳微球；(2)得到碳化微球；(3)活化；(4)得到活化微球；(5)得到超级电容器用活性炭。与现有技术相比，本发明专利技术的有益效果是：采用由中温沥青制备得到的中间相碳微球作为原料，依赖其稳定的内部结构的特点，通过化学活化法，包括碳化、活化等一系列处理，制备出具有高比表面积、高孔容的活性碳材料。应用于超级电容器电极材料能显著提升电容器的电容量，且在大电流密度下还能保持较高的倍率性能。高的倍率性能。高的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一种制备超级电容器用活性炭的方法


[0001]本专利技术属于储能材料制备
，尤其涉及一种制备超级电容器用活性炭的方法及方法。

技术介绍

[0002]超级电容器是介于传统物理电容器和二次电池之间的一种新型储能器件。其相较于传统电容器，具有更高的比容量，可储存的能量密度也是传统电容器的10倍以上。而相较于市面上常见的可充电二次电池，超级电容器又具有功率密度高、充放电速度快，循环寿命长，可瞬时大电流放电、环境友好等特点。上述这些特点使其常常与二次电池、燃料电池等联合组成混合电源系统，同时满足储能应用中高能量密度与高功率需求的场景，实现高效储能。
[0003]活性炭通常作为超级电容器中主要的电极活性材料，其对于电容器的储能性质发挥着至关重要的作用。申请号为02120641.4的日本专利公开了一种用于电池的活性材料粉末混合物或用于双电层电容器的碳质材料粉末混合物由电池活性材料或碳质材料与粘附到活性材料或碳质材料，其外表面上的并且具有10纳米到10微米的平均粒度的导电粉末组成。电池活性材料粉末混合物可以用于制造二次电池的电极。使用活性材料粉末混合物制造的二次电池能够降低电极的阻抗,并且在大容量和大电流下操作，具有高速率性质，使用碳质材料粉末混合物制造的双电层电容器具有由于低阻抗高输出电压和导致的大容量。该方案的不足之处是比电容与倍率性能较低，需要改进提升满足行业内要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种制备超级电容器用活性炭的方法及方法，克服现有技术的不足，采用由中温沥青制备得到的中间相碳微球作为原料，依赖其稳定的内部结构的特点，通过化学活化法，包括碳化、活化等一系列处理，制备出具有高比表面积、高孔容的活性碳材料，并将其应用于超级电容器中，提高超级电容器的比电容与倍率性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种制备超级电容器用活性炭的方法，其特征在于，包括中间相碳微球制备、碳化微球制备、活化反应、活化微球制备、制成成品，具体操作步骤如下：
[0007](1)将中温沥青置于反应釜中，以5～10℃/min升温至350～450℃，保温4～6h，得到聚合沥青，沉降后，以1000rpm离心分离，得到中间相碳微球；
[0008](2)将干燥后的中间相碳微球转移至管式炉内，以5～10℃/min升温至600～700℃进行碳化处理，保温2～4h得到碳化微球；
[0009](3)按活化剂与碳化微球质量3～5倍的比例，加入活化剂氢氧化钾，80～90℃下，反应6～12h，待反应完成后，在115℃下真空干燥6～8h；
[0010](4)将干燥好的产物转移至管式炉内，以5～10℃/min升温至750℃～900℃活化，并保温1h以上，得到活化微球；
[0011](5)分别以稀盐酸、蒸馏水分别洗涤活化微球，至pH＝7，并在60～70℃下干燥12～20h，得到超级电容器用活性炭，比表面积1800～1900m2/g，孔容0.9～1cm3/g。
[0012]进一步的，所述步骤(1)中温度区间为400～425℃。
[0013]进一步的，所述步骤(3)中活化剂质量与碳化微球质量比为5:1。
[0014]进一步的，所述步骤(3)中反应时间为10～11h。
[0015]进一步的，所述步骤(4)中活化温度为850～890℃。
[0016]进一步的，所述步骤(1)中的中温沥青的软化点为80～90℃。
[0017]进一步的，所述步骤(3)中氢氧化钾纯度为A.R级。
[0018]进一步的，所述步骤(5)稀盐酸的浓度为1mol/L。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1)采用由中温沥青制备得到的中间相碳微球作为原料，依赖其稳定的内部结构的特点，通过化学活化法，包括碳化、活化等一系列处理，制备出具有高比表面积、高孔容的活性碳材料，比表面积可达1800～1900m2/g，孔容为0.9～1cm3/g。
[0021]2)将本专利技术材料应用于超级电容器电极材料能显著提升电容器的电容量，且在大电流密度下还能保持较高的倍率性能，电流为10A/g下能保持60％的电容量。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例制备工艺流程图。
具体实施方式
[0023]下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0024]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的具体实施例作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的具体实施例是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些具体实施例获得其他的具体实施例。
[0025]通常在此处具体实施例中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以无数种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在具体实施例中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。
[0026]实施例1
[0027]本专利技术一种制备超级电容器用活性炭的方法，包括中间相碳微球制备、碳化微球制备、活化反应、活化微球制备、制成成品，具体操作步骤如下：
[0028](1)将中温沥青置于反应釜中，以5℃/min升温至450℃，保温4h得到聚合沥青，沉降后以1000rpm离心分离，得到中间相碳微球。中间相碳微球的物化性质如下表1所示：
[0029]表1
[0030]参数数值粒径(D50)15.176um水分0.07％灰分0.0137％
比表面积0.581m2/g振实密度1.42g/cm3
[0031](2)将干燥后的中间相碳微球转移至管式炉内，以5℃/min升温至600℃进行碳化处理，保温2h得到碳化微球；
[0032](3)按活化剂比碳化微球为5:1的比例，加入活化剂氢氧化钾，80℃下反应12h，待反应完成后，在115℃下真空干燥6h；
[0033](4)将干燥好的产物转移至管式炉内，以5℃/min升温至750℃，并保温1h，得到活化微球；
[0034](5)分别以稀盐酸、蒸馏水分别洗涤活化微球至pH＝7，并在60℃下干燥12h得到超级活性炭。
[0035]实施例2
[0036]本专利技术一种制备超级电容器用活性炭的方法，包括中间相碳微球制备、碳化微球制备、活化反应、活化微球制备、制成成品，具体操作步骤如下：
[0037](1)将中温沥青置于反应釜中，以5℃/min升温至450℃，保温4h得到聚合沥青，沉降后以1000rpm离心分离，得到中间相碳微球；
[0038](2)将干燥后的中间相碳微球转移至管式炉内，以5℃/min升温至600℃进行碳化处理，保温2h得到碳化微球；
[0039](3)按活化剂比碳化微球为5:1的比例，加入活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备超级电容器用活性炭的方法，其特征在于，包括中间相碳微球制备、碳化微球制备、活化反应、活化微球制备、制成成品，具体操作步骤如下：(1)将中温沥青置于反应釜中，以5～10℃/min升温至350～450℃，保温4～6h，得到聚合沥青，沉降后，以1000rpm离心分离，得到中间相碳微球；(2)将干燥后的中间相碳微球转移至管式炉内，以5～10℃/min升温至600～700℃进行碳化处理，保温2～4h得到碳化微球；(3)按活化剂与碳化微球质量3～5倍的比例，加入活化剂氢氧化钾，80～90℃下，反应6～12h，待反应完成后，在115℃下真空干燥6～8h；(4)将干燥好的产物转移至管式炉内，以5～10℃/min升温至750℃～900℃活化，并保温1h以上，得到活化微球；(5)分别以稀盐酸、蒸馏水分别洗涤活化微球，至pH＝7，并在60～70℃下干燥12～20h，得到超级电容器用活性炭，比表面积1800～1900m2/g，孔容0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李枢相，高源，夏晶，庞克亮，
申请(专利权)人：鞍钢集团北京研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：