[發明專利]一種超能電池活性電碳中空纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201110056939.6
• 申請日: 2011-03-10
• 公開（公告）號: CN102162154A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發明（設計）人: 張吉太;劉明秋;鄒開良
• 申請（專利權）人: 江蘇國正新材料科技有限公司
• 主分類號: D01F9/12
• 分類號: D01F9/12;D01F9/24;D01F9/145;D01F9/22;D01F9/21;D01F11/10;D01F11/12;D01D5/24;H01M4/66
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及碳纖維的制備領域，具體的說是一種超能電池活性電碳中空纖維的制備方法。

背景技術

活性碳纖維（activated?carbon?fiber,?ACF）因其優異的吸附性能而廣泛用于空氣凈化和除濕、冰箱的除異味、氣體凈制、氣體min離、有機溶劑及化合物回收、工業有機廢水治理、防毒氣、水凈化、凈制高純水、催化劑或催化劑載體以及生理用品等，并且用活性碳纖維氈回收有機溶劑早已工業化，空氣凈化機、除濕機及凈水器業已問世，在環境保護方面充min顯示了它的高效吸附效能。此外基于其豐富的孔隙結構和碳質的特性，作為儲能材料和電極材料，活性碳纖維在新能源領域正在發揮著重要作用。

中空的碳纖維具有強度高、導電性強等優點，借助于微米操作技術可以對中空碳纖維進行單根操作，可以用于微電子器件、電容器、電池電極材料等。目前國外已經有活性電碳纖維，但是強度、活性等綜合性能皆不能達到高功率動力電池使用的綜合要求，且具有中空結構的活性碳纖維產品未見報道，也沒有批量生產。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種制備工藝簡單、產品性能好，且成品率高、無污染、綜合成本低的超能電池活性電碳中空纖維的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案解決的：

一種超能電池活性電碳中空纖維的制備方法，其特征在于所述的制備方法按下述步驟進行：

（1）將高碳材料輸入到高速紡絲機中，高速紡絲機在320-450℃下將高碳材料紡絲，即得中空纖維；

（2）將紡出的中空纖維置于化學交聯器中，加入交聯劑使其在50-80℃下反應0.5-1h，即得中空的碳纖維；

（3）將中空的碳纖維置于碳化活化裝置中，經空壓機吹入大量熱風，使碳化活化裝置內按照1-20℃/min的升溫速率升溫到100-350℃，預氧化0.5-1h,然后通入惰性氣體并在惰性氣體保護下，升溫到500-800℃，進行碳化1-2h，碳化處理完成后升溫到700-1100℃并通入活化劑進行活化處理，活化處理1-2h后，在惰性氣氛下隨爐冷卻到室溫，即得超能電池活性電碳中空纖維。

所述步驟（1）中的高碳材料是指酚醛樹脂、瀝青、聚丙烯氰、ABS樹脂或丁苯橡膠。

所述步驟（2）中的交聯劑為鹽酸、甲醛或氧氣。

所述步驟（3）中的預氧化升溫速率為5-10℃/min。

所述步驟（3）中的預氧化溫度為200-350℃。

所述步驟（3）中的碳化溫度為500-700℃。

所述步驟（3）中的活化溫度為900-1100℃。

所述步驟（3）中的活化劑為碳酸氫鈉、硫酸、磷酸中兩種或三種混合而成的混合物。

本發明相比現有技術有如下優點：

本發明制備工藝簡單、操作容易、產品性能好，并且成品率高、綜合成本低，全程機械化操作，自動控制運行，適宜大規模的工業化生產。

本發明制備的活性碳纖維具有較大的比表面積、較強的吸附活性和機械強度；并且活性碳纖維的伸長率高，不易斷裂，電化學性能好。

本發明制備的產品外徑可控制在5-100μm，并可以相應控制內徑的尺寸。

本發明的制備方法耗能比值低，廢氣廢水廢物全部循環利用，無污染。

具體實施方式

下面以具體實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

將粉碎后的酚醛樹脂加入到高速紡絲機中，高速紡絲機在320℃下將高碳材料紡絲并拉伸取向20倍后即得中空纖維，將紡出的中空纖維置于化學交聯器中，加入交聯劑鹽酸使其在50℃下反應1h，即得中空的碳纖維；然后將中空的碳纖維置于碳化活化裝置中，經空壓機吹入大量熱風，使碳化活化裝置內按照5℃/min的升溫速率升溫到200℃，預氧化0.5h,然后通入惰性氣體并在惰性氣體保護下，升溫到600℃，進行碳化處理1.5h，碳化處理完成后升溫到900℃并通入碳酸氫鈉、硫酸、磷酸混合而成的活化劑進行活化處理，活化處理1h后，在惰性氣氛下隨爐冷卻到室溫，即得超能電池活性電碳中空纖維。該超能電池活性電碳中空纖維具有高比表面積、高伸長率、高導電性的特點，并具有優良的綜合使用性能。

實施例2