[發(fā)明專利]一種高石墨化活性碳電極材料及其制備和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611123844.0
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108178156B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設計）人: 孫公權;戚甫來;王素力
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;H01G11/24;H01G11/32;H01G11/86;H01M4/583
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

1.一種高石墨化活性碳電極材料的制備方法，其特征在于：所述高石墨化活性碳電極材料微觀上為片層結構，所述片層為多孔結構，片層厚度為10nm-100nm；

所述高石墨化活性碳電極材料的制備方法：包括以下步驟，

（1）碳前體的制備：將多元醇和無機酸混合均勻后于真空條件下加熱使其發(fā)生酯化反應，于酯化反應產(chǎn)物中加入氨基化合物的分散液，再次加熱使其發(fā)生成鹽反應，得碳前體；

（2）凝膠結構的多孔碳的制備：將步驟(1)所得碳前體于惰性氣氛中加熱預碳化處理，得凝膠結構的多孔碳；

（3）高石墨化活性碳電極材料的制備：將步驟(2)所得凝膠結構的多孔碳與活化劑混合后于惰性氣氛下進行活化處理。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：片層長度和寬度分別為100nm-10μm。

3.如權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：比表面積為1000-4000m²/g、孔隙率為0.5-3cm³/g、從拉曼光譜表征的I_D/I_G小于1.2。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述多元醇為季戊四醇、木糖醇、山梨醇中一種或兩種以上；所述無機酸為質(zhì)量濃度20-90%硼酸、質(zhì)量濃度20-85%磷酸、質(zhì)量濃度20-98%硫酸、質(zhì)量濃度20-80%硝酸中一種或兩種以上；所述氨基化合物為尿素、三聚氰胺、氰胺、氨基酸中一種或兩種以上；所述氨基化合物的分散液中的溶劑為水、甲醇、乙醇、乙二醇中的一種或兩種以上的混合液，氨基化合物的質(zhì)量濃度3-50%；所述步驟(1)中多元醇與無機酸的物質(zhì)的量的比為2：1-1：8；所述氨基化合物與酯化反應前無機酸的物質(zhì)的量的比為5：1-1：5。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述酯化反應的條件為70-200℃下反應0.5-5h；步驟(1)中所述成鹽反應條件為30-150℃下反應2-24h。

6.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)或步驟(3)所述惰性氣氛為氮氣、氬氣、或氮氣和氬氣的混合氣。

7.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述加熱預碳化處理的條件為采用程序升溫的方式從室溫升溫至450-850℃，程序升溫的速率為2-10℃/min；

步驟(3)所述活化處理的條件為采用程序升溫的方式從室溫升溫至600-850℃，程序升溫的速率為2-10℃/min。

8.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述活性劑為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣中的一種或兩種以上；所述凝膠結構的多孔碳與活化劑的質(zhì)量比為1:1-1:5。

9.一種權利要求1-8任一制備方法制備得到的高石墨化活性碳電極材料的應用，其特征在于：所述材料用作超級電容器電極或鋰硫電池電極或鉛炭電池電極。