[發明專利]一種高比表面積、高純度超級電容活性炭的制備方法

在審

• 申請號: 202010775030.5
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN111908465A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳招;朱永茂
• 申請（專利權）人: 上海歐亞合成材料股份有限公司
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/336;H01G11/24;H01G11/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及超級活性炭的制備工藝領域，具體公開了一種高比表面積、高純度超級電容活性炭的制備方法，其包括以下步驟：步驟1，原料酚醛樹脂的選取；步驟2，將步驟1中的酚醛樹脂放入回轉爐的非金屬材質爐膛，氮氣保護下，升溫至600～800℃，保溫2小時，加熱及保溫過程全程攪拌形成原料炭，降溫至室溫得到炭料；步驟3，將步驟2得到的炭料使用濕法研磨進行破碎；破碎后離心后干燥得到炭粉；步驟4，將步驟3中的炭粉置于非金屬材質爐膛內，惰性氣體保護下，逐漸升溫至700～1000℃，水蒸氣活化1～5h，降至室溫得到高純度超級活性炭。采用本工藝制備超級活性炭過程簡單且可批量生產；制備的超級活性炭純度高、低灰分。

技術領域

本申請涉及超級活性炭的制備工藝領域，尤其是涉及一種高比表面積、高純度超級電容活性炭的制備方法。

背景技術

超級電容器作為一種新型儲能裝置，它既具有電容器快速充放電的特性，同時又具有電池的儲能特性。超級電容器具有功率密度高、循環壽命長、綠色環保、工作溫度寬及充放電迅速等優點，在新能源汽車及城市公交車的動力系統中有重要的應用價值。使用超級電容器作為汽車的驅動能源，可以有效降低污染氣體排放，降低城市噪音污染，改善居民生存環境。

超級電容器充放電速度及使用穩定性與其所使用的電極材料有關。超級電容器一般選用高導電性、高比表面積活性炭作為炭電極材料。目前市場制備超級活性炭的原料和方法繁多：采用果殼椰殼或者煤炭進行粉碎后碳化活化是最常用的方法；而活化劑則采用水蒸氣或者KOH。通常水蒸氣活化由于活性不夠，導致活性炭比表面較低，使用KOH活化，鉀殘留較高，洗滌及回收過程繁瑣，導致批量生產成本不易控制。此外采用煤炭或者生物基質碳源，產品內成分復雜，灰分較高，制備出的電極材料循環壽命降低。申請公布號為CN109179410A的專利文獻制備的稻殼基活性炭比表面在2094.15m2/g，但其雜質較多，工藝復雜。申請公布號為CN109467085A和CN109694062A的專利文獻采用生物基質碳源制備出高純度活性炭，但是制備過程復雜、清洗純化步驟繁多，比表面積不易控制。申請公布號為CN106744945 A的專利文獻公布了一種高純度活性炭制備方法，但其制備過程中除去金屬雜質時溫度高達2000℃以上，生產時間長且對設備要求較高。

發明內容

為了解決上訴技術存在的問題，本申請提供了一種高比表面積、高純度超級電容活性炭的制備方法，本制備方法過程簡單，可批量生產，且制備的超級電容活性炭純度高、低灰分。

本申請的上述申請目的是通過以下技術方案得以實現的：一種高比表面積、高純度超級電容活性炭的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，酚醛樹脂原料的選取，酚醛樹脂產品的金屬含量＜5.5ppm；

步驟2，將步驟1中的酚醛樹脂放入回轉爐的非金屬材質爐膛，氮氣保護下，升溫至600～800℃，保溫2小時，加熱及保溫過程全程攪拌形成原料炭，降溫至室溫得到炭料；

步驟3，將步驟2得到的炭料使進行濕法研磨進行破碎；破碎后離心后干燥得到炭粉；

步驟4，將步驟3中的炭粉置于非金屬材質爐膛內，惰性氣體保護下，逐漸升溫至700～1000℃，水蒸氣活化1～5h，自然降溫降至室溫得到高純度超級活性炭。

通過采用上述技術方案，預處理除去酚醛樹脂表面的灰塵和選用金屬含量＜5.5ppm，的酚醛樹脂，進一步降低酚醛樹脂的金屬含量，保證金屬雜質盡量少混入產品中；非金屬材質爐膛的使用，進一步避免引入金屬雜質，形成的原料炭的金屬含量低，具有較高的原料炭質量；用行星球磨機將炭料打碎為粒徑為50納米以下的炭粉再進行活化處理，可得到灰分低且純度高的活性炭，采用本工藝制備超級活性炭過程簡單且可批量生產；制備的超級活性炭純度高、低灰分。

優選的，步驟2升溫過程中，在200℃以下時，升溫速度≤4℃/min，在200℃以上時，升溫速度為4～10℃/min。