[發明專利]兩步活化高性能活性炭、制備方法及鋰離子電容器電極

有效

• 申請號: 202010915443.9
• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112250067B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 拜永孝;肖永成;黨錫江;張桂蘭
• 申請（專利權）人: 方大炭素新材料科技股份有限公司;蘭州大學
• 主分類號: C01B32/342
• 分類號: C01B32/342;C01B32/348;H01G11/24;H01G11/34;H01G11/44;H01G11/50
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

1.一種兩步活化高性能活性炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將碳酸鹽和碳源基礎材料按（15～0.5）：1的質量比加入到水溶液中攪拌均勻，采用功率為300～600W的超聲波混合器超聲混合10～100分鐘，形成均勻的乳黃色的預交聯混合物；

將所述預交聯混合物冷凍干燥，獲得混合固體；

將所述混合固體在惰性氣氛下進行碳化處理，獲得的初步碳化產物通過預設濃度鹽酸進行浸泡處理，再用去離子水洗滌干燥，得到初生態活化活性炭；

將初生態活化活性炭與預設倍數質量的磷酸以預設攪拌速度進行混合，用真空抽濾濾去過量的磷酸并在第一預設時間內第一預設溫度下干燥，獲得混有磷酸的初生態活化活性炭；所述預設倍數為1～10倍；所述預設攪拌速度為300～1000轉/分鐘，攪拌5～30分鐘，所述第一預設溫度為80℃，所述第一預設時間為1-10小時；所述磷酸為質量分數為89%的磷酸；

在惰性氣氛下，將所述混有磷酸的初生態活化活性炭以1-10℃/分鐘的升溫速度升到900℃，在900℃保溫處理0.5-4h，并洗滌且在80℃干燥1-10小時，得到兩步活化高性能活性炭。

2.如權利要求1所述的兩步活化高性能活性炭的制備方法，其特征在于，所述預設濃度為5-15wt%；所述浸泡處理的浸泡時間為5～20小時，所述去離子水洗滌干燥的條件是80℃干燥1-10小時；所述碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、碳酸銨、碳酸氫銨、碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋅、碳酸銅中的一種或幾種；所述碳源基礎材料為蔗糖、葡萄糖、殼聚糖、三聚氰胺、海藻酸鈉、多巴胺、淀粉和面粉中的任一種或幾種；所述碳化處理的碳化溫度為700～850℃，碳化時間為1～5小時，升溫速率為1～10℃/分鐘；所述惰性氣氛為氬氣或者氮氣；所述磷酸為質量分數為89%的磷酸。

3.如權利要求1所述的兩步活化高性能活性炭的制備方法，其特征在于，所述預設濃度為10wt%；所述浸泡處理的浸泡時間為10小時；所述第一預設時間為2h；所述預設攪拌速度為600轉/分鐘；所述碳源基礎材料為殼聚糖，其中脫乙酰度為96.5%；所述碳酸鹽為分析純的碳酸氫鈉；所述碳化處理的碳化時間為2h，升溫速率為3℃/分鐘；所述預設倍數為5倍。

4.如權利要求1所述的兩步活化高性能活性炭的制備方法，其特征在于，所述超聲波混合器的功率為300W，所述超聲波混合器的混合時間為30分鐘。

5.如權利要求1~4中任意一項所述的兩步活化高性能活性炭的制備方法，其特征在于，在所述在惰性氣氛下，將所述混有磷酸的初生態活化活性炭進行保溫處理，并洗滌干燥，得到兩步活化高性能活性炭的步驟之后，還包括：

將所述兩步活化高性能活性炭、導電炭黑和聚偏氟乙烯按照（7-9）：（1-0.5）：（2-0.5）的質量比配置成漿料；

將所述漿料涂覆于涂炭鋁箔上，并于80℃干燥10-20小時，得到電極。

6.一種兩步活化高性能活性炭，其特征在于，根據權利要求1~5中任意一項所述的兩步活化高性能活性炭的制備方法制備得到的兩步活化高性能活性炭。

7.一種鋰離子電容器電極，其特征在于，權利要求6所述的兩步活化高性能活性炭作為所述鋰離子電容器電極的正極材料。