[发明专利]一种超级电容器用生物质活性炭的制备方法及超容炭有效

专利信息
申请号: 202111363629.9 申请日: 2021-11-17
公开(公告)号: CN113880085B 公开(公告)日: 2022-11-11
发明(设计)人: 董莉莉;雷廷宙;杨延涛;李艳玲;刘鹏 申请(专利权)人: 常州大学
主分类号: C01B32/318 分类号: C01B32/318;H01G11/34;H01G11/44;H01G11/86
代理公司: 南京禹为知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 32272 代理人: 王晓东
地址: 213100 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 超级 电容 器用 生物 活性炭 制备 方法 超容炭
【说明书】:

本发明公开了一种超级电容器用生物质活性炭的制备方法,制备方法包括将生物质碳化料用过硫酸钠溶液预处理,再加入粘结剂进行室温造粒,最后将造粒后产物与活化剂混合进行碳化活化处理,经后处理获得球形活性炭。本发明所制备的生物质活性炭具有高的振实密度,良好的孔径结构,同时具有良好的电化学性能,超容炭孔径结构调控方法简单,易于实现高质量超容炭的大规模生产,实现了生物质材料的高附加值应用。

技术领域

本发明属于超级电容器制备技术领域,具体涉及到一种超级电容器用生物质活性炭的制备方法及超容炭。

背景技术

超级电容器作为一种介于电池与传统电容器之间的新型储能装置,因其功率密度高、寿命长、适应性强等特点,已得到广泛应用。超级电容器主要依靠电极表面对离子的吸附来进行能量的储存,因此电极材料对其性能有着重要的影响。

目前,超级电容器商业化的电极材料以活性炭为主,该活性炭含有大量微孔,比表面积介于1500~2400m2/g之间。这种孔径特性对于获得稳定性良好的超容炭电化学性能十分重要。而这种特性与其前驱体材料密切相关。通常制备超容炭的前驱体材料包括矿物原料和生物质原料。同矿物原料相比,生物质原料具有来源广泛、价格低廉、可再生等特点,但是存在体积密度较低的特点,因此体积比容量也要低于矿物质的体积比容量。针对生物质的研究,目前主要集中于调整工艺提高活性炭电化学性能方面。

专利CN111874902A涉及一种生物质超级电容器活性炭制备方法,对生物质材料的灰分进行了限定,并经过破碎、升温处理、活化处理、洗涤至中性获得超容用活性炭,解决现有生物质超级电容器活性炭制备方法以酸进行脱灰工艺造成的污染的问题;专利CN112194130A提供了一种生物质活性炭、电极及其制备方法和应用,通过KOH一次活化、氧化气体二次活化、洗涤干燥、碳化等步骤获得高比表面积和高超容用活性炭,解决了超容炭高比表面积与高介孔率的问题,改善了超容碳倍率性能;CN112265990A提供了一种糠醛渣多孔活性炭材料的制备方法及其在超容领域应用,通过预处理、预碳化处理、活化处理、洗涤等步骤获得超级电容器用活性炭,比表面积为1583~2600m2/g,比容量为最高超过300F/g,提供了一种利用天然物质结构制备活性炭的方法。

尽管上述专利在超容应用上取得了较好的效果,但是制备的超容炭的方法无法有效解决生物质碳体积密度和孔径分布不合理的问题。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题,本发明提供了一种超级电容器用生物质活性炭的制备方法,通过本发明所获得的超容炭具有较高的体积密度,良好的孔径分布及优异的电化学性能。

为解决上述技术问题,本发明提供了如下技术方案:一种超级电容器用生物质活性炭的制备方法,包括,将生物质碳化料用过硫酸钠溶液预处理,再加入粘结剂进行室温造粒,最后将造粒后产物与活化剂混合进行碳化活化处理,经后处理获得球形活性炭。

作为本发明超级电容器用生物质活性炭的制备方法的一种优选方案,其中:所述生物质碳化料包括玉米芯、核桃壳、秸秆、椰壳、木材中的一种或多种。

作为本发明超级电容器用生物质活性炭的制备方法的一种优选方案,其中:所述用过硫酸钠溶液预处理,将所述生物质碳化料破碎后,加入到过硫酸钠溶液中浸渍,将浸渍后得到的复合材料进行真空干燥处理;

其中,所述生物质碳化料破碎研磨至粒径为50目以下;所述过硫酸钠的浓度为0.5~8%。

作为本发明超级电容器用生物质活性炭的制备方法的一种优选方案,其中:所述浸渍,采用机械搅拌,处理时间为0.5~3h。

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