[發明專利]一種超容炭及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201810779187.8
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN110723733B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 常明珠
• 申請（專利權）人: 深圳市環球綠地新材料有限公司
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/348;C01B32/378;H01G11/34
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種超容炭的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）將熱固性樹脂、堿性化合物與固化劑混合后加熱，造粒得到顆粒；

2）將步驟1）得到的顆粒進行碳化；

3）將步驟2）碳化后的產物進行預活化和活化；

所述超容炭經過活化完成并清洗后，其金屬含量為100ppm以下；

所述清洗的方法包括：將球形超容炭與酸性溶液混合，使用水洗滌，干燥，再使用雙氧水溶液超聲清洗，再次水洗干燥，得到球形超容炭；

所述超容炭的制備原料為熱固性樹脂；

所述酸性溶液選自鹽酸、硫酸或硝酸無機酸性溶液；

步驟1）中，熱固性樹脂與固化劑的質量比為1:（1-10）；熱固性樹脂與堿性化合物的質量比為1:（1~5）；

步驟1）中，所述加熱的溫度高于所述樹脂的軟化點，為90~300℃；

步驟2）中，所述碳化在惰性氣體和氧氣的混合氣氛下進行；混合氣氛中氧氣的體積百分比為1-5%；

所述碳化的溫度為300-450℃；碳化在2個溫度區域依次進行時，并在梯度上升的溫度下進行；首先在第一溫度區域碳化，然后依次進入下一溫度區域；第一溫度區域碳化的溫度為300~400℃，第二溫度區域碳化的溫度為350~450℃；

步驟3）中，所述預活化在惰性氣體氛圍，30~550℃的條件下進行；

所述活化在惰性氣體氛圍，550~800℃的條件下進行；

步驟3）中，所述活化的時間為150~500min；

所述超容炭的比表面積B為1300-3500 m²/g。

2.根據權利要求1所述超容炭，其特征在于，所述金屬為Li、Na、K、Ca、Cs中的一種或多種。

3.根據權利要求1所述超容炭，其特征在于，所述超容炭的平均孔容為0.5~3.5cm³/g；

所述超容炭的平均孔徑為1.0~10.0 nm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中，所述熱固性樹脂為酚醛樹脂和/或改性酚醛；所述堿性化合物選自有機堿或無機堿，所述無機堿選自堿金屬或堿土金屬的氫氧化物、碳酸鹽或碳酸氫鹽，為LiOH、NaOH、KOH、Ca(OH)₂、Na₂CO₃、NaHCO₃、K₂CO₃中的一種、兩種或更多種。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述堿性化合物為堿金屬的氧化物或堿土金屬的氧化物，選自CaO、K₂O、Li₂O中的一種、兩種或更多種。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1）中，所述固化劑選自熱固性樹脂固化劑，為六次甲基四胺、聚甲醛或其混合物。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，熱固性樹脂與堿性化合物的質量比為1：（3-4）。

8.根據權利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到的超容炭作為超級電容器電極材料的用途。

9.一種電極，其特征在于，所述電極包含權利要求1-7任一項所述的制備方法制備得到的超容炭。