[發明專利]一種超級電容器用活性炭的制備方法

有效

• 申請號: 201310461552.8
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103523776A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張文;景海偉;周繼光
• 申請（專利權）人: 山東聊城魯西化工集團有限責任公司
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

技術領域

本發明涉及一種活性炭的制備方法，尤其涉及一種超級電容器用活性炭的制備方法。

背景技術

超級電容器介于電池與普通電容器之間，具有電容器的大電流快速充放電特性，同時也有電池的儲能特性，并且重復使用壽命長，超級電容器在“充電-放電”過程中，實現電能-電場能-電能的轉換，整個過程沒有任何化學反應，不對周邊環境造成污染，是一種理想的儲能器。近年來，高比表面積、高純度的活性炭作為超級電容器的電極材料倍受注目。活性炭利用其多孔特性完成儲能，但是由于孔徑的限制，電解質擴散及遷移的速率不高，因此會限制超級電容器的功率密度。因此超級電容器用活性炭，必須具有大的比表面積、孔集中、高填充密度、低灰、導電性好以及電化學穩定性高等特點。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種超級電容器用活性炭的制備方法，由本發明的方法制備的超級電容器用活性炭具有體積比容量高、抗衰減能力強、本身導電性良好等優點。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種超級電容器用活性炭的制備方法，包括如下步驟：（1）使用活性炭或者改性活性炭與石墨烯在分散液中實現共沉淀-負載，具體方法為，①將活性炭或者改性活性炭與分散液以質量比為1:7—1:20混合攪拌后加熱至30℃—100℃，持續1小時—96小時，得活性炭分散液，②將石墨烯或者石墨烯前體或者石墨烯干粉與穩定劑以質量比為5:1—20:1混合并分散至乙醇中，使石墨烯在乙醇中的分散濃度為0.01g/L—100g/L，得石墨烯的乙醇分散液，③將所得石墨烯的乙醇分散液以0.5mL/min—500mL/min的速度滴加至活性炭分散液中，石墨烯的乙醇分散液與活性炭分散液質量比為6.59:1—42:1，攪拌均勻，加熱至30℃—100℃，持續1小時—96小時,得負載后漿液；（2）將負載后漿液進行固液分離得兩種物質,其中一種為前驅體；（3）將前驅體在500℃—600℃下氣氛焙燒0.5小時—3小時進行活化，得到超級電容器用活性炭。

所述活性炭為椰殼或者石油焦制備。

所述改性活性炭為椰殼或者石油焦生產而后改性。

所述分散液為水、乙醇、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜中的一種或幾種。

所述石墨烯為化學氣相沉積法或者機械剝離法或者氧化還原法制備的石墨烯。

所述石墨烯單體為石墨乳、膨脹石墨、氧化石墨中的一種或幾種。

所述穩定劑為9-蒽甲酸、苯甲酸、萘甲酸、萘乙酸中的一種或幾種。

所述石墨烯在乙醇中的分散濃度進一步限定為0.045g/L—4.5g/L。

所述氣氛焙燒采用氣氛為氮氣或者氬氣。

本發明還提供一種根據上述方法制備的一種超級電容器用活性炭。

本發明的有益效果：本發明新型超級電容器用活性炭克服了現有技術制備的活性炭在超級電容器中應用體積比容量不高、抗衰減性能差、自身導電能力差等方面的不足，大大提高了實用化潛力與應用價值。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

實施例1：

取5Kg椰殼活性炭放于100L反應釜中，加入50L蒸餾水，加熱至50℃，攪拌4小時，得活性炭的水分散液；取450g石墨烯干粉、45g9-蒽甲酸，分散于10L乙醇中，加熱至40℃，攪拌1小時，得石墨烯的乙醇分散液；將石墨烯的乙醇分散液以10mL/min的速度滴加入活性炭的水分散液中，其中，石墨烯的乙醇分散液與活性炭水分散液質量比為20:1，攪拌；滴加完畢后，升溫至80℃，攪拌蒸餾8個小時；停止加熱、攪拌，自然降至室溫；將所得漿料固液分離，得前驅體；將前驅體在管式爐中氮氣氛保護下升溫到600℃，保持一個半小時后自然冷卻得到產物。

采用電化學工作站進行恒流充放電測試（0-2.7V，0.5-2A/g）進行超級電容器用活性炭性能測試。實驗電容器的組裝、測試是在充滿氬氣的手套箱中（H₂O<1uL/L,O₂<1uL/L）進行，使用電解液為1mol/L?Et₄NBF₄/AN；隔膜為TF4035型紙質隔膜；粘結劑為PTFE；導電碳黑選為vxc-72r。使用實施例1所得的超級電容器用活性炭進行測試，以實施例1所用原料椰殼活性炭作為對比，以2A/g的電流進行恒流充放電測試，結果如下：超級電容器用活性炭的體積比容量為15.3F/cc,作為對比的椰殼活性炭體積比容量為11.3F/cc。