一种高性能沥青基多孔碳材料的制备及其应用制造技术

本发明专利技术属于储能材料技术领域，具体公开了一种高性能沥青基多孔碳材料的制备及其应用。所述方法包括：对沥青预处理；由微晶纤维素和植酸水热合成纤维素酯；将腐植酸、锂蒙脱石粉与纤维素酯复合，经冷冻干燥制得复合助剂；预处理沥青与复合助剂经微波‑水热反应形成前驱体；前驱体与碳酸盐、磷酸盐经多段梯度气氛活化，最终洗涤干燥获得多孔碳材料。该方法通过复合助剂协同造孔与气氛活化替代强碱刻蚀，实现绿色可控扩孔及杂原子均匀掺杂；多段碳化精准构建分级孔道结构。所得材料具有三维互穿网络、高比表面积及优异导电性，可有效缓冲离子嵌入应力，显著提升电化学稳定性，并抑制体积膨胀，适用于锂、钠离子电池负极及超级电容器电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储能材料，更具体地说，它涉及一种高性能沥青基多孔碳材料的制备及其应用。

技术介绍

1、石油沥青作为原油精炼过程的副产物，具有碳含量高、分子结构可调、成本低廉等特性，在储能器件用多孔碳材料领域展现出重要应用价值。然而，其分子间强烈的π-π堆叠作用导致高温处理时易形成致密石墨化结构，使得常规工艺制备的沥青基碳材料比表面积普遍过低，且有效孔道发育不足，严重限制了离子传输动力学性能。

2、现有技术中，化学活化法依赖氢氧化钾等强碱提升孔隙率，但腐蚀性试剂加速设备损耗，残留碱金属杂质不仅污染环境，更会破坏电极界面稳定性，部分方法需使用剧毒氢氟酸去除模板剂，大幅增加环境风险与处置成本；物理活化法虽具有环保优势，但因石油沥青预氧化不充分，常导致孔径分布过宽且介孔比例过低，难以支撑高倍率充放电所需的快速离子传输通道；模板辅助法中硬模板工艺需复杂酸洗工序去除模板，软模板法则存在自组装可控性差、批次一致性低等缺陷，尤其当结合化学活化时，多重后处理步骤显著降低工业化可行性。更为关键的是，现有技术难以协同解决二大核心问题：第一，高温碳化过程破坏表面官能团均本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高性能沥青基多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中石油沥青粉碎至粒径为6-8μm，真空干燥温度为100-120℃，干燥时间为6-8h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中按重量份计为10-13份微晶纤维素、7-10份植酸、2-4份三聚磷酸钠、3-5份尿素和100-120份水。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中按重量份计为20-25份腐植酸、5-8份锂蒙脱石粉、100-115份去离子水和6-8份纤维素酯。

<p>5.根据权利要求...

【技术特征摘要】

1.一种高性能沥青基多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中石油沥青粉碎至粒径为6-8μm，真空干燥温度为100-120℃，干燥时间为6-8h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中按重量份计为10-13份微晶纤维素、7-10份植酸、2-4份三聚磷酸钠、3-5份尿素和100-120份水。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中按重量份计为20-25份腐植酸、5-8份锂蒙脱石粉、100-115份去离子水和6-8份纤维素酯。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4中按重量份计为85-90份预处理沥青、15-20份复合助剂和0.5-0.9份过硫酸铵，水热反应温度为170-180℃，反应时间为3-5h。

【专利技术属性】
技术研发人员：程贵刚，石兴禹，赵龙，
申请(专利权)人：定远东昌碳基材料有限公司，
类型：发明
国别省市：