一種超級電容器用活性炭的生產方法
2023-06-06 01:21:51
專利名稱：一種超級電容器用活性炭的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種生產超級電容器用活性炭的方法。
背景技術：
鋁超級電容器作為一種新型儲能元件，它的容量可高達法拉級甚至上萬法 拉，並比蓄電池具有更高的功率密度(可達1，000W/kg數量級)、更快的充電速 度和更長的循環使用壽命(充放電次數可達10萬次)，同時可在極端惡劣的環
境中使用，並且無環境汙染。由於上述這些優點，超級電容器在可攜式電子 產品、太陽能產品、電動玩具、燃氣表和電動汽車，混合動力汽車等領域具有 廣泛的應用空間。
現有技術中，用於超級電容器(雙電層電容器)的活性炭主要為高比表面 積的碳材料如活性炭，碳納米管，碳氣凝膠等，由於這些材料都是高比表面積 的微孔碳，比容較低，功率特性不好。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種超級電容器用活性炭的生產方法， 由該方法所得活性炭比容髙，功率特性好。
為解決以上技術問題，本發明採取的如下技術方案
一種超級電容器用活性炭的生產方法，以石油焦為原料，依次包括如下步
驟
(1) 、將石油焦粉碎，研磨，得到200 500目的石油焦粉末；
(2) 、將石油焦粉末與氫氧化鉀按質量比1:2.5 5混合，研磨得到混合
粉末；
(3) 、將混合粉末置於碳化爐中，於溫度為400'C 500'C，惰性氣體保 護下進行碳化得到碳化物，碳化時間為1.5 4小時；
(4) 、將碳化物置於活化爐中，於溫度700'C 900'C，惰性氣體保護下 進行活化得到活化物，活化時間為1.5 4小時；
(5) 、冷卻活化物，水清洗，乾燥，研磨，得到超級電容器用活性炭。 步驟(1)中，所述的石油焦可以是大慶，揚子石化，上海石化的石油焦，要求含硫量儘可能低，揮發物少，含碳量高。把石油焦粉碎後磨細到400目至 500目的石油焦粉末，然後加入氫氧化鉀，進行再次磨細混合，石油焦與氫氧 化鉀的質量比優選為1:3 4，混合後，依次進行碳化和活化，石油焦中的碳 在活化過程中，與氫氧化鉀發生化學反應生成具有中孔結構的活性炭，氫氧化 鉀比例越大，活化反應越劇烈，生成的中孔數量越多，活性炭的比表面積越大。 進行碳化和活化時，最好在氮氣或氬氣等惰性氣體的保護下進行；活化後，可 將活化物自然冷卻，然後用去離子水清洗直到洗液為中性，脫水，烘乾，磨細 到1000 1250目即為可用於超級電容器的活性炭。
由於以上技術方案的實施，本發明與現有技術相比具有如下優點
1、 本發明可生產出中孔活性炭，用於超級電容器時具有較高的比容和功 率密度；
2、 本發明以價格低廉的石油焦為原料，工藝簡單，成本低。
具體實施例方式
以下結合具體的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本 發明並不限於這些實施例。 實施例1
按照本實施例的超級電容器用活性炭的生產方法，以石油焦(硫含量 2.5%,灰分0.5%，揮發分12%，水分5%，含碳量79%)為原料，依次包括 如下步驟
(1) 、將石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2) 、將石油焦粉末與氫氧化鉀按質量比l:2.5混合，研磨得到混合粉末；
(3) 、將混合粉末置於碳化爐中，在450'C,氮氣保護下進行碳化得到碳 化物，碳化時間為2小時；
(4) 、將碳化物置於活化爐中，在800'C，氮氣保護下進行活化得到活化 物，活化時間為2小時；
(5) 、使活化物自然冷卻，然後用去離子水清洗至中性，脫水、烘乾，研 磨至IOOO目即為超級電容器用活性炭，測其比表面積為1876 m'/g,電極比容 量156F/g。
實施例2
按照本實施例的超級電容器用活性炭的生產方法，以石油焦(硫含量2.5%，灰分0.5%，揮發分12%，水分5%,含碳量79.8%)為原料，依次包 括如下步驟
(1) 、將石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2) 、將石油焦粉末與氫氧化鉀按質量比1:3.5混合，研磨得到混合粉末；
(3) 、將混合粉末置於碳化爐中，在450'C,氮氣保護下進行碳化得到碳 化物，碳化時間為2小時；
(4) 、將碳化物置於活化爐中，在800'C,氮氣保護下進行活化得到活化 物，活化時間為2小時；
(5) 、使活化物自然冷卻，然後用去離子水清洗至中性，脫水、烘乾，研 磨至1000目即為超級電容器用活性炭，測其比表面積為1987 m'/g,,電極比 容量183F/g。
實施例3
按照本實施例的超級電容器用活性炭的生產方法，以石油焦(硫含量 2.5%，灰分0.5%，揮發分12%，水分5%，含碳量79.8%)為原料，依次包 括如下步驟
(1) 、將石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2) 、將石油焦粉末與氫氧化鉀按質量比l:5混合，研磨得到混合粉末；
(3) 、將混合粉末置於碳化爐中，在500'C，氬氣保護下進行碳化得到碳 化物，碳化時間為1.5小時；
(4) 、將碳化物置於活化爐中，在800C氬氣保護下進行活化得到活化 物，活化時間為3小時；
(5) 、使活化物自然冷卻，然後用去離子水清洗至中性，乾燥，研磨至 1000目即為超級電容器用活性炭，測其比表面積為2103 m'/g,電極比容量 186F/g。
以上對本發明做了詳盡的描述，其目的在於讓熟悉此領域技術的人士能夠了 解本發明的內容並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根據本發 明的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。
權利要求
1、一種超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於以石油焦為原料，依次包括如下步驟(1)、將石油焦粉碎，研磨，得到200～500目的石油焦粉末；(2)、將石油焦粉末與氫氧化鉀按質量比1∶2.5～5混合，研磨得到混合粉末；(3)、將混合粉末置於碳化爐中，於溫度為400℃～500℃，惰性氣體保護下進行碳化得到碳化物，碳化時間為1.5～4小時；(4)、將碳化物置於活化爐中，於溫度700℃～900℃，惰性氣體保護下進行活化得到活化物，活化時間為1.5～4小時；(5)、冷卻活化物，水清洗，乾燥，研磨，得到超級電容器用活性炭。
2、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(1)中，將石油焦粉碎成400~500目的粉末。
3、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(2)中，石油焦粉末與氫氧化鉀的質量比為1:3 4。
4、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(3)中，碳化時間為2 3小時。
5、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(4)中，活化時間為2 3小時。
6、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(4)中，所述的惰性氣體為氮氣或氬氣。
7、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(5)中，所得超級電容器用活性炭顆粒大小為1000目 1250目。
8、 根據權利要求1所述的超級電容器用活性炭的生產方法，其特徵在於 步驟(5)中，所述的水為去離子水。
全文摘要
本發明涉及一種超級電容器用活性炭的生產方法，以石油焦為原料，首先將石油焦粉碎至200～500目大小的石油焦粉末，再與氫氧化鉀按質量比1∶2.5～5混合，研磨得到混合粉末，然後對混合粉末依次進行400～500℃下碳化和800～900℃下活化，碳化和活化均在惰性氣體保護下進行，活化所得活化物經冷卻、清洗、烘乾後，研磨即得超級電容器用活性炭。本發明可生產出中孔活性炭，用於超級電容器時具有較高的比容和功率密度，並且，本發明以價格低廉的石油焦為原料，工藝簡單，成本低。
文檔編號C01B31/00GK101648706SQ20091011560
公開日2010年2月17日 申請日期2009年6月24日 優先權日2009年6月24日
發明者鄭德良 申請人:吳江飛樂天和電子材料有限公司