[發明專利]一種用于超級電容器的高比表面積活性炭及制備方法在審

申請號：	201410412645.6	申請日：	2014-08-21
公開（公告）號：	CN105347341A	公開（公告）日：	2016-02-24
發明（設計）人：	閻景旺;姜靚;高兆輝;李然	申請（專利權）人：	中國科學院大連化學物理研究所
主分類號：	C01B31/12	分類號：	C01B31/12
代理公司：	沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001	代理人：	任玉龍
地址：	116023 ***	國省代碼：	遼寧;21
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種用于超級電容器表面積活性炭制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料技術領域，特別涉及了一種用于超級電容器的高比表面積活性炭及制備方法。

背景技術

超級電容器又叫電化學電容器，是在雙電層理論基礎上發展起來的一種儲能裝置。超級電容器相對于二次電池具有功率密度高、循環壽命長、清潔無污染等優點，在電動汽車動力電源和移動設備電源等領域有著廣泛的應用前景。

活性炭具有高的比表面積、低廉的成本、以及高的化學穩定性，成為目前超級電容器最廣泛使用的一種電極材料。目前以活性炭作為電極材料的超級電容器已經實現商品化，并在諸多領域得到了廣泛的應用。目前采用的活性炭需要采用氫氧化鉀、氯化鋅等化學活化劑進行活化，程序復雜、成本較高。此外，目前采用化學活化制備的活性炭以微孔為主，具有較大的電荷傳遞電阻，因而不利于在大電流下使用。

BinXu等人采用杏殼做碳源，氫氧化鈉做化學活化劑，經過先熱解后化學活化的方法制備了高比表面積活性炭。這種活性炭具有較高的比電容值，在50mAg^-1電流密度下比電容值為348Fg^-1(MaterialsChemistryandPhysics124(2010)504–509)。Rufford等人以咖啡渣做原料，ZnCl₂做化學活化劑制備的活性炭比表面積達到1019m²g^-1，50mAg^-1電流密度下比電容值達到368Fg^-1(ElectrochemistryCommunications10(2008)1594–1597)。

以上方法制備的活性炭均需要采用氫氧化鉀、氯化鋅等作化學活化劑，有時還需要先對碳源進行熱解然后再進行化學活化，制備方法比較復雜且環境污染較大。而且采用這種化學活化方法制備的活性炭均為微孔碳，不利于提高電極在大電流下的性能。

發明內容

本發明的目的在于一步法制備高比表面積活性炭，通過直接炭化乙二胺四乙酸二鈉得到高比表面積活性炭。這種活性炭作為超級電容器電極材料，具有優異的電容性能。

本發明提供了一種用于超級電容器的高比表面積活性炭，其特征為：所述的用于超級電容器的高比表面積活性炭，是以乙二胺四乙酸二鈉自身做化學活化劑和碳源。

一種用于超級電容器的高比表面積活性炭的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)取一定量的乙二胺四乙酸二鈉，在惰性氣氛下高溫炭化活化；

(2)將炭化產物用酸溶液酸洗，然后用去離子水洗滌至中性，即得到高比表面積活性炭。

在步驟(1)，炭化活化溫度為400-1500℃。

在步驟(1)中，所述的惰性氣氛為氮氣或者氬氣。

在步驟(2)中酸溶液為鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或多種。

本發明以乙二胺四乙酸二鈉自身為碳源和化學活化劑。乙二胺四乙酸二鈉中的鈉在高溫下起到了化學活化的作用，酸根部分作為碳源的一部分，在高溫下裂解成炭材料和揮發性氣體。

本發明的優點：制備的活性炭比表面積高、介孔比例高，適合作為超級電容器電極材料使用。和氫氧化鉀化學活化法相比，本發明所涉及的高比表面積活性炭制備方法具有工藝簡單、環境友好和易于實現工業化生產等特點。具有制備方法簡單、比表面積高的特點。