[發明專利]一種分級多孔碳及其制備方法與用途

有效

• 申請號: 202011324472.4
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112357921B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 胡涵;晁會霞;劉昭斌;邢濤;楊浩;劉海燕;牛國瑞;韓嘉;李智;張奎同
• 申請（專利權）人: 兗礦集團有限公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: C01B32/33
• 分類號: C01B32/33;H01G11/24;H01G11/44;H01G11/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種分級多孔碳的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)按質量比1:(3-5)均勻混合石油瀝青與碳酸氫鹽，得到混合料；所述石油瀝青為硬質石油瀝青，硬質石油瀝青的初始失重溫度≥300℃，300-635℃之間失重≥75wt％，且95wt％失重的溫度≥800℃；

(2)保護氣氛下煅燒步驟(1)所得混合料，煅燒結束后冷卻至室溫，得到煅燒料；所述煅燒的溫度為650-800℃，升溫速率為3-6℃/min，時間為120-300min；

(3)水洗步驟(2)所得煅燒料，干燥后得到所述分級多孔碳。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述碳酸氫鹽為碳酸氫鉀。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述混合為研磨混合。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述研磨混合包括手動研磨或干法球磨。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述保護氣氛氮氣氣氛和/或惰性氣氛。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述冷卻為隨爐冷卻。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述水洗的終點為水洗液pH值為6.5-7.5。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述干燥的溫度為60-70℃。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述干燥的時間為≥12h。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)以質量比1:(3-5)研磨混合硬質石油瀝青與碳酸氫鹽，得到均勻混合的混合料；所述硬質石油瀝青的初始失重溫度≥300℃，300-635℃之間失重≥75wt％，且95wt％失重的溫度≥800℃；

(2)保護氣氛下以3-6℃/min的升溫速率升溫至650-800℃，煅燒步驟(1)所得混合料120-300min，煅燒結束后隨爐冷卻至室溫，得到煅燒料；

(3)水洗步驟(2)所得煅燒料至水洗液pH值為6.5-7.5，60-70℃干燥12h以上，得到所述分級多孔碳。

11.一種如權利要求1-10任一項所述制備方法制備得到的分級多孔碳。

12.一種如權利要求11所述分級多孔碳用于金屬離子電容器、二次電池或電動裝置的用途。

13.根據權利要求12所述的用途，其特征在于，所述金屬離子電容器為鋰離子電容器；

所述鋰離子電容器的正極極片包括鋁箔以及涂覆在鋁箔上的電極活性材料；所述鋰離子電容器的負極極片包括銅箔以及涂覆在銅箔上的電極活性材料；

所述電極活性材料包括權利要求11所述的分級多孔碳。

14.根據權利要求13所述的用途，其特征在于，所述正極極片與負極極片的質量比為(1-2):(1-2)。

15.根據權利要求14所述的用途，其特征在于，所述正極極片與負極極片的質量比為1:1。

16.根據權利要求13所述的用途，其特征在于，所述電極活性材料包括分級多孔碳、導電炭黑以及聚偏氟乙烯。

17.根據權利要求13所述的用途，其特征在于，所述正極極片上分級多孔碳的質量密度為0.4-3mg/cm²。