[發明專利]超級電容器電極用活性炭紙的制造方法，利用其的活性炭紙及包括其的超級電容器電極

在審

• 申請號: 201911243124.1
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN112080958A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 申惠敬;金洪建;郭二丘;金鏞先;李相玉;李柔尚
• 申請（專利權）人: 全州大學校產學協力團
• 主分類號: D21H11/00
• 分類號: D21H11/00;D21H11/12;D21J3/12;D21H25/04;H01G11/44;H01G11/86
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發明即使不加入黏結劑或為提高導電率的其他物質也可去除大部分稻子表皮內存在的木質素、半纖維素、蠟等，從而可利用漂白紙漿基于純纖維素制造活性炭紙，因此不僅能夠提高超級電容器的電極材料的能量存儲密度，而且還能夠提高電化學特性。

技術領域

本發明涉及超級電容器電極材料，更具體地，涉及一種利用漂白紙漿制造活性炭紙的方法、利用該方法制造的活性炭紙以及包括其的超級電容器電極。

背景技術

由于化石燃料的過多消費引起的局限性和能源問題持續不斷，因此急需要開發一種能夠有效地利用能源并高效存儲新的環保能源的設備。屬于2次電池分類的超級電容器作為將一般的活性炭用作電極材料的存儲裝置，由于其具有半永久的壽命和高輸出特性，最近不僅在各種電子產品領域就連新能源領域也在使用，其使用范圍逐漸得到擴大。

作為超級電容器主力的雙電層電容器，是一種通過離子和活物質的物理電容去離子法來存儲并供給能源的電化學裝置，具有沖放電壽命幾乎不受限制及環保特性，因此作為下一代能源存儲裝置備受矚目。

超級電容器的能源特性與炭材料的表面和氣孔特性有關，因此各種形態的炭物質作為超級電容器的電極材料使用的研究正在進行。炭普遍作為電極材料使用的主要理由是比表面積高，而且導電性、耐化學性和耐腐蝕性優秀。

本發明的發明人發現，不使用基于如聚環氧氯丙烷或聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)等化石燃料獲得的物質而使用在地球上容易獲取的纖維素作為炭前體，在不加入添加劑的情況下利用基于純纖維素的活性炭紙即可制造電極材料。

現有技術文獻：

現有文獻1：韓國公開特許公報10-2019-0001045(2019.01.04.公開)

發明內容

技術問題

本發明的目的在于，提供一種基于純纖維素的活性炭紙及利用其的超級電容器電極的制造方法，在開發作為下一代存儲裝置的超級電容器的電極材料的過程中，為了擴大電容無需添加額外的添加劑。

本發明的目的在于，提供一種包括作為電極材料的純纖維素活性炭紙的超級電容器電極。

技術方案

為達成所述目的，本發明涉及的超級電容器電極材料用活性炭紙的制造方法包括：

通過蒸煮木材來獲得紙漿的步驟S1；

通過漂白基于所述步驟S1得到的紙漿來獲得漂白紙漿的步驟S2；

通過熱壓基于所述步驟S2獲得的漂白紙漿來制造紙的步驟S3；

炭化通過所述步驟S3獲得的紙的步驟S4；

將基于所述步驟S4獲得的炭紙浸漬到氫氧化鉀(KOH)水溶液中的步驟S5；以及

通過再炭化所述步驟S5中經氫氧化鉀水溶液處理得到的炭紙來獲得活性炭紙的步驟S6。

有益效果

本發明具有以下有益效果。

不需要向木材或稻子表皮等的非木材的漂白紙漿添加黏結劑或用于提高導電率的其他物質，通過熱壓來制造作為基礎材料的紙，因此細微的紙結構上形成有充足的孔隙，從而能夠顯著改善電特性，而且能夠提高能源存儲密度。

本發明對木材或稻子表皮等非木材中去除木質素、半纖維素、蠟等的純纖維素的漂白紙漿進行熱壓以制造紙，之后對其進行炭化，并進行KOH浸漬后經再炭化得到活性炭紙，由于活性炭紙本身能夠提高超級電容器的電化學特性，因此不僅可以通過經濟且環保的方法制造超級電容器的電極材料，而且因紙本身具有的能夠彎曲的優點導致在柔性(flexible)裝置上應用時能夠作出應有的貢獻。

附圖說明