[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: 201710530496.7
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107215871B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發明（設計）人: 陳永;晏榮偉;侯博;李德;陳大明
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/324;H01G11/44;H01G11/34
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳歡;吳燕梅<國際申請>=<國際公布>=

本發明提供一種超級電容器用活性炭的制備方法，包括以下步驟：(1)備料；(2)炭化；(3)預活化；(4)活化；(5)洗滌。該活性炭擁有較高的比表面積、高中孔率和高產率，高的比表面積為電解液提供多的吸附點，從而提高了雙電層電容器的比電容，此外擁有高的中孔率，可以為電解液的迅速擴散提供通道，使電容器在大電流充放電下有好`的倍率性能，高的產率為原材料節約能源。本發明制備方法中的活化條件溫和、耗能小，對環境無污染，操作方便，原材料來源廣泛，成本低，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及多孔炭材料技術領域，特別涉及一種超級電容器用活性炭的制備方法。

背景技術

超級電容器是一種介于蓄電池和傳統電容器之間、基于電極電解液界面的電化學過程的儲能元件，其容量來源于雙電層電容和法拉第準電容，它兼有普通電容器功率密度大和蓄電池能量密度高的特點，具有優異的連續快速充放電性能、循環壽命長、功率密度高、使用溫度范圍寬、對環境友好等優點。超級電容器在許多領域都有廣泛的應用前景，如移動通信、信息技術、航空航天、國防科技、民用領域或單獨用于調整電負荷、貯存電力，或與燃料電池、太陽能電池、風力發電、內燃機等產生電能的裝置混合使用。

目前越來越多的研究關注的提高超級電容器的電化學性能，尤其提高其比電容、充放電循環性能等。目前的研究表明，超級電容器的電極材料是制約其性能的關鍵因素之一，而活性炭材料具有的大的比表面積、高的中孔率、低的電阻率、化學性能穩定、孔結構可控、價格低廉、來源廣泛等優點，使其作為超級電容器的理想電極材料。因此，如何制備出比表面積大、中孔率高、總孔容大的活性炭材料對提高超級電容器的電化學性能具有至關重要的作用。

活性炭制備原料來源豐富、價格低廉，廣泛應用于吸附、分離、提純、催化以及儲能等領域。目前商用活性炭比表面積較小，且主要由微孔組成，僅含有少量的中孔和大孔，然而用作分離大分子物質的吸附劑、催化劑載體以及電化學電容器電極材料等需要具有較大的比表面積和較高的中孔率。因此，本發明通過研究優化制備工藝技術參數，使得活性炭材料具有很好的性質。

發明內容

鑒以此，本發明提出一種超級電容器用活性炭的制備方法，解決比表面積小、中孔率低和產率低的問題，提供一種同時具有高比表面積、高中孔率和高產率的活性炭制備方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種超級電容器用活性炭的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料：將椰殼、椰肉粉碎，用振動篩篩選成粉末。

(2)炭化：將粉末置于通有N₂的管式爐中，以8～12℃/min升溫速率升溫至400～500℃，并保溫30～150min，得炭化材料。

(3)預活化：將步驟(2)中的炭化材料與KOH進行混合研磨，將研磨好的混合粉末置于通有N₂的管式爐中，以8～12℃/min升溫速率升溫至350～400℃并保溫30～90min。

(4)活化：將預活化后的混合粉末再升溫至900～1000℃，并保溫30～150min，并在N₂自熱冷卻至室溫，得活化材料。

(5)洗滌：將步驟(4)中活化材料，先在去離子水中清洗，再用酸溶液浸泡清洗至中性，在溫度為100～120℃下干燥烘干，得活性炭，所述活性炭的比表面積為3700～3900m²/g、總孔容積為2.5～2.7cm³/g、中孔率為45～55％。

優選地，一種超級電容器用活性炭的制備方法，包括以下步驟：

(1)備料：將椰殼、椰肉粉碎，用振動篩篩選成粉末。

(2)炭化：將粉末置于通有N₂的管式爐中，以10℃/min升溫速率升溫至430℃，并保溫90min，得炭化材料。