[發(fā)明專利]富N活性炭電極的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110291513.9
• 申請日: 2011-09-30
• 公開（公告）號: CN102360959A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金小娟;于志明;李建章;王明枝;張銘洋;張驥
• 申請（專利權(quán)）人: 金小娟;于志明;李建章
• 主分類號: H01G9/058
• 分類號: H01G9/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富N活性炭電極的制備技術(shù)，是利用廢棄的富含N元素的人造板通過炭化、活化工藝制備富N活性炭——一種用于新能源-雙電層電容器的電極材料，它屬于林產(chǎn)生物質(zhì)資源化學(xué)加工的技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用廢棄人造板中大都含有脲醛樹脂及三聚氰胺-甲醛樹脂等物質(zhì)的膠黏劑的富含N元素的特點(diǎn)，制備富N活性炭電極材料，不僅為制備雙電層電容器用富N活性炭提供了一種廉價的原材料，也為廢棄木質(zhì)人造板的循環(huán)利用拓寬了一條新的途徑。

技術(shù)背景

來源豐富、具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭因價格低廉、導(dǎo)電性好、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定是目前唯一商業(yè)化的雙電層電容器電極材料。活性炭表面氮原子的存在，可提高炭基體表面的堿性，增強(qiáng)供電子特性，進(jìn)而提高電容量和功率性能。而普通活性炭的N含量一般在0.5％以下，要得到富含N元素的活性炭一般需利用含N的前驅(qū)物(如：尿素、三聚氰胺等)熱解、活化而得，或利用含N的前驅(qū)物與C材料(褐煤、瀝青、木材等)共炭化、活化等方法而得，處理后產(chǎn)品的電化學(xué)能力都得到了很大提高，是理想的電容器材料。但這些方法存在著前驅(qū)物的成本高，得率低、能耗大等缺點(diǎn)。現(xiàn)有制備富N活性炭電極的這些缺點(diǎn)限制了其商業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，就是為了克服上述獲取富N活性炭電極的缺陷，提供了一種由含N的廢棄人造板為原料制備富N活性炭電極的方法，不僅為富N活性炭電極提供了良好的原材料，減少了垃圾處理費(fèi)用，也為廢棄木材資源的循環(huán)利用提供了一條新的途徑。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是按以下過程實(shí)現(xiàn)的：

1、以廢棄纖維板為原料(含脲醛膠約10％)，放入炭化爐中，升溫速率10℃/min，從室溫升至500度，炭化一小時；

2、取出炭化材，制備成40-60目的粉末，經(jīng)KOH(KOH事先配成50％的溶液)以3∶1的比例對炭化材進(jìn)行充分浸漬，時間為16小時，將浸漬好的試樣放于活化爐中，于800℃活化1小時，制備成活性炭。(比表面積：1658m²/g；碘值：1413mg/g，亞甲基蘭：13.4mL/0.1g，孔容：0.93cm³/g，微孔容積：0.63cm³/g)

3、將制備好的活性炭用0.5M的鹽酸煮沸0.5小時，再用蒸餾水洗滌，直至中性，放入烘箱烘干，得到活性炭(活性炭的性能表征為：含N量：2.1％，比表面積：1658m²/g；碘值：1413mg/g，亞甲基蘭值：13.4mL/0.1g，孔容：0.93cm³/g，微孔容積：0.60cm³/g)；；

4、將活性炭粉、乙炔黑和60％PTFE乳液按質(zhì)量比87∶10∶3充分混和，調(diào)漿，壓制并沖成圓片，壓在集流體上，真空烘干后用作電極。以7mol·L^-1KOH溶液為電解液，尼龍膜為隔膜，組裝成C/C模擬電容器(無機(jī)體系電容器)，進(jìn)行電化學(xué)性能測試制備的活性炭電極顯示出良好的電化學(xué)電容行為。(電化學(xué)測試結(jié)果：比電容量：219F/g；充放電效率97.4％；體積比電容73.3F/cm³；5A下的比電容的保持率：81％，具體為160F/g，高于市售日本炭YP17-D的98F/g，日本炭的市場售價約為25萬元/噸。)