[發(fā)明專利]納米帶狀活性炭及其制備方法和應用

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• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108069425A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設計）人: 鄒繼兆;涂文烜;曾燮榕;曾紹忠;姚躍超;劉世鈺;黎曉華
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/318;B82Y40/00;H01G11/36;H01G11/86;H01M4/583;H01M4/62
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 左光明

本發(fā)明公開了一種納米帶狀活性炭及其制備方法與應用。本發(fā)明納米帶狀活性炭制備方法包括的步驟有：將納米帶狀酚醛樹脂基聚合物進行炭化處理、將炭化物進行活化處理和將活化產(chǎn)物進行洗滌處理。本發(fā)明納米帶狀活性炭比表面積大，比電容高。其制備方法將碳化和活化工藝相結(jié)合處理，其工藝條件易控，從而有效保證了制備的活性炭特性的穩(wěn)定性，酚醛樹脂基聚合物原料來源豐富，性能較好，有效降低了成本。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于多孔炭技術(shù)領域，具體涉及一種納米帶狀活性炭及其制備方法和應用。

背景技術(shù)

由于超級電容器具有功率密度高、能量密度大、循環(huán)壽命長及安全可靠性高等特點，主要應用于主電源、后備電源和替代電源等，在電子產(chǎn)品、電動汽車、智能電網(wǎng)領域有著重要的作用，在信息技術(shù)、航空航天領域有著廣闊的應用前景。近年來，超級電容器的應用領域不斷拓展，從軍事領域及公共服務領域進一步擴展到人們的日常生活當中，因此制備應用于高比電容超級電容器的具有更高功率、高能量密度的電極材料日益重要。

超級電容器通常是由雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔膜四個部件組合而成，要想達到高比電容、循環(huán)壽命長和安全穩(wěn)定性好等優(yōu)點，改善制成雙電極的電極材料是最好的選擇，因為電極材料是影響超級電容器性能的核心部件，也是種類最為繁多的部件。目前商用超級電容器大多采用活性炭，主要是活性炭的原料來源豐富、良好的導電性、較高的比表面積、穩(wěn)定的化學特性及可控的孔結(jié)構(gòu)。

以活性炭作為電極材料，超級電容器依靠雙電層儲能，理論上比電容與比表面成正比例關(guān)系。但是實際情況并不是如此簡單，活性炭電極材料的比容量和比表面積并非呈線性關(guān)系，除了活性炭的比表面積，活性炭的孔徑分布、表面狀態(tài)、導電性、電解液的浸潤性以及微觀形貌等都會影響其電化學性能。充分考慮這些影響因素，綜合有利條件，合理選擇成本低且易制備的原材料才是高性價比活性炭材料的有效途徑。納米帶狀酚醛樹脂基聚合物具有成本低、易制備和產(chǎn)率高等特點，同時其納米帶狀納米結(jié)構(gòu)和三維網(wǎng)絡狀結(jié)構(gòu)也為離子傳輸提供了大的活性位點和開放的傳導通道。目前尚無將納米帶狀酚醛樹脂基聚合物經(jīng)適當處理方法制備超級電容器用活性炭的報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于利用現(xiàn)有技術(shù)來解決納米帶狀酚醛樹脂基聚合物導電性差等問題，提供一種納米帶狀活性炭及其制備方法，制備的納米帶狀活性炭具有較高的比表面積和優(yōu)異的潤濕性，用于超級電容器中獲得較高的比容量。

本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種納米帶狀酚醛樹脂基活性炭的制備方法，包括以下步驟：

將納米帶狀酚醛樹脂基聚合物進行炭化處理，獲得炭化物；

將所述炭化物經(jīng)研磨處理后與活化劑進行混合處理，于800-850℃下進行活化處理；

將經(jīng)活化處理的活化產(chǎn)物進行洗滌處理，直至pH為6-7。

本發(fā)明的另一方面，提供了一種納米帶狀活性炭。所述納米帶狀活性炭由本發(fā)明納米帶狀活性炭的制備方法制備形成。

本發(fā)明的又一方面，提供了納米帶狀活性炭的應用方法。所述納米帶狀活性炭在超級電容器、鋰離子電池、鋰硫電池中的應用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明納米帶狀活性炭及其制備方法以酚醛樹脂基納米帶聚合物為原料，將碳化和活化工藝相結(jié)合，使得生成的活性炭為納米帶狀結(jié)構(gòu)，而且大的比表面積和特定的孔徑分布、表面狀態(tài)，正因制備的活性炭具有大的比表面積和特定的孔徑分布、表面狀態(tài)，潤濕性好，從而使得其比電容高。另外，本發(fā)明制備方法只需將碳化和活化工藝相結(jié)合處理，無需多次活化處理，其工藝條件易控，從而有效保證了制備的活性炭特性的穩(wěn)定性，其次，酚醛樹脂基聚合物原料來源豐富，性能較好，有效降低了成本。

正是由于本發(fā)明納米帶狀活性炭具有大的比表面積和特定的孔徑分布、表面狀態(tài)，潤濕性好，比電容高，因此，其可以有效應用于超級電容器、鋰離子電池、鋰硫電池中，提高相應器件的電化學性能。