[发明专利]一种制备低杂质高容量超级电容器活性炭的方法

说明书

本发明公开了一种制备低杂质高容量超级电容器活性炭的方法，将原材料进行前处理，获得炭化料，而后将炭化料磨粉成粉颗粒，将磨粉后的炭化料粉加入活化剂活化，得到活化料，而后经过回收中间物，洗涤、干燥获得活性炭，将所得活性炭深度热还原，得到最终产品。本发明首先通过原材料前处理，进行初步炭化煅烧，产生易于与活化剂渗入造孔的孔隙；而后磨粉至小于300目，大于500目，以利用碱金属离子溶出，达到100ppm以下；而通过深度热还原，用氢气热还原的活性炭，将氧离子去除用氢离子还原，不再与氧结合，氢气热还原后的表面官能很低，降低了活性炭的有机灰分、减少电容器内气体的产生，提高了电容器的寿命。

技术领域

本发明涉及一种制备低杂质高容量超级电容器活性炭的方法，属于超级电容器制备领域。

背景技术

工业的飞速发展，机动车辆日益增多，污染严重，雾霾严重威胁着人们的身体健康；人类无限制地开采、使用石油，导致石油矿藏未来将会枯竭，人们需要有一种新材料来替代石油，活性炭是当前一种新的储能材料，并且是较好的电极储能材料，该材料具材孔隙发达、电化学稳定、使用范围宽、无污染等特点，被广泛应用到各电子产品的主/备用电源。随着在电动汽车领域的应用和发展，以活性炭做储能材料的超级电容器汽车已落户于各大城市，运营良好，充放电快、与环境友好，尾汽零排，但实际使用情况与理论寿命存在一定差距，包括高功率长期运行下损耗还是较大、衰减过多等等，其原因是活性炭电极材料还是存在一定杂质，纯度不够理想，如何进一步提高超级电容的长期稳定与可靠性，是碳材料研究工作者研究的重要课题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种制备低杂质高容量超级电容器活性炭的方法，制备出的活性炭杂质含量低、充填密度较高，比电容量较大，耐持久，高容量且稳定性好。

为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种制备低杂质高容量超级电容器活性炭的方法，将原材料进行前处理，获得炭化料，而后将炭化料磨粉成粉颗粒，将磨粉后的炭化料粉加入活化剂活化，得到活化料，而后经过回收中间物，洗涤、干燥获得活性炭，将所得活性炭深度热还原，得到最终产品。

进一步的，所述前处理是指：将原材料置于密闭环境中，通入保护气，升温至800℃，而后降温至100℃，停止通入保护气，冷却至室温。

更进一步的，所述通入保护气，升温至800℃是指：升温至100℃，通入保护气，继续升温至600℃、700℃、800℃，且在700℃保温1～2h。

更进一步的，所述前处理是指：将原材料破碎至100目，而后装入镍舟置管式炉中，密闭，升温至100℃，通入N₂，继续升温至600℃、700℃、800℃，且在700℃保温1～2h，而后降温至100℃，停止通入N₂，冷却至室温。

进一步的，所述磨粉是指：将炭化料磨粉至颗粒度在300目～500目。

进一步的，所述加入活化剂活化是指：将炭化粉料与活化剂混合，在温度360～400℃固化，而后移入密闭容器中，升温至120～170℃时通入保护气，继续升温至600～800℃，保温1～3h，冷却至500℃，停止通入保护气，得到活化料。

进一步的，所述回收中间物，洗涤、干燥是指：将活化料取出洒水，使中间产物炭湿润，冷却后，溶于沸水中，搅拌回收碳酸盐溶液后的炭，分别加两次盐酸溶液或乙酸溶液，将盐酸或乙酸溶液淹没炭面，酸煮，每加一次盐酸或乙酸溶液，酸煮一次，一次时间在0.5～1.5h，用去离子水洗涤至PH值中性，第二次水洗达到中性后，过滤，在120℃干燥箱中干燥3h，得高容量活性炭。

进一步的，所述深度热还原，得到最终产品是指：将所得活性炭装入镍舟，放入100℃的管式炉中，密闭，通入保护气，升温至150℃时换H₂，升温至600～800℃，保温3～10h，冷却至150℃换保护气，继续冷却至室温，取出，混合即得低灰份高电容量双电层电容器活性炭。