CN107032350A - 一种超级电容器电极用活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超级电容器电极用活性炭及其制备方法，该超级电容器电极用活性炭的制备方法包括以下步骤：1）将椰子壳破碎，加入磷酸溶液，充分浸泡，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；2）将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，450～550℃活化处理1～2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；3）将活化处理的椰子壳和氢氧化钾混拌均匀，加入电转炉，充惰性气体，700～860℃活化处理1～3小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。本发明的超级电容器电极用活性炭的微孔发达、孔径合理、比表面积大、孔容积大，生产成本低，设备腐蚀和环境污染小。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容器电极用活性炭及其制备方法，属于电极材料技术领域。
背景技术
超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，用途广泛。超级电容器电极需要使用微孔发达、比表面积大、孔容积大的高性能活性炭。超级电容器电极用活性炭最早由美国AMOCO公司于上世纪80年代开发，但只能少量商业化生产，随后日本也开始少量商业化生产，中国自1993年开始研究，至今未能真正实现工业化生产。
目前，市面上能用于超级电容器电极的活性炭产品很少，产品性能也难以完全满足要求，且现有方法在生产超级电容器电极用活性炭产品的过程中大多需要消耗大量的强碱来进行炭化料的活化，用以增加产品的比表面积。强碱的价格昂贵，以氢氧化钾为例，价格约为1万元/吨，造成超级电容器电极用活性炭的生产成本高；此外，强碱还容易造成生产设备腐蚀损坏，不仅存在安全隐患，还会进一步增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器电极用活性炭及其制备方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种超级电容器电极用活性炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将椰子壳破碎，加入磷酸溶液，充分浸泡，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，450～550℃活化处理1～2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾混拌均匀，加入电转炉，充惰性气体，700～860℃活化处理1～3小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
步骤1)所述的椰子壳、磷酸的质量比为1:0.1～0.2。
步骤1)所述的磷酸溶液为质量分数10％～20％的磷酸水溶液。
步骤1)中椰子壳经破碎后粒径为0.18mm～4.75mm。
步骤1)所述的浸泡的时间为1～3小时。
步骤3)所述的活化处理的椰子壳、氢氧化钾的质量比为1:1.1～2.0。
本发明的有益效果是：
1)本发明的超级电容器电极用活性炭的微孔发达、孔径合理、比表面积大、孔容积大、生产成本低；
2)本发明在制造超级电容器电极用活性炭时，先在高温下用磷酸浸泡椰壳，对椰壳进行打孔，再用氢氧化钾进行活化，钾元素可以快速渗透到椰壳中进行撬动开孔，只有很少量的钾挥发掉，氢氧化钾的用量少，避免了设备腐蚀和环境污染，从而大大的降低了成本。
附图说明
图1为本发明的超级电容器电极用活性炭的生产工艺流程图。
具体实施方式
一种超级电容器电极用活性炭的制备方法，包括以下步骤：
1)将椰子壳破碎，加入磷酸溶液，充分浸泡，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，450～550℃活化处理1～2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾混拌均匀，加入电转炉，充惰性气体，700～860℃活化处理1～3小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
优选的，步骤1)所述的椰子壳、磷酸的质量比为1:0.1～0.2。
优选的，步骤1)所述的磷酸溶液为质量分数10％～20％的磷酸水溶液。
优选的，步骤1)中椰子壳经破碎后粒径为0.18mm～4.75mm。
优选的，步骤1)所述的浸泡的时间为1～3小时。
优选的，步骤3)所述的活化处理的椰子壳、氢氧化钾的质量比为1:1.1～2.0。
优选的，步骤3)所述的惰性气体为氮气。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.1将椰子壳加入到质量分数为10％的磷酸水溶液中，浸泡2小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，480℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:2混拌均匀，加入电转炉，充氮气，830℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1450m2/g，比容量为24F/g。
实施例2：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.1将椰子壳加入到质量分数为12％的磷酸水溶液中，浸泡2小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，500℃活化处理1.5小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:1.8混拌均匀，加入电转炉，充氮气，750℃活化处理3小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1600m2/g，比容量为27F/g。
实施例3：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.15将椰子壳加入到质量分数为14％的磷酸水溶液中，浸泡1.5小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，460℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:1.3混拌均匀，加入电转炉，充氮气，820℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1610m2/g，比容量为28F/g。
实施例4：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.15将椰子壳加入到质量分数为16％的磷酸水溶液中，浸泡2小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，550℃活化处理1小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:1.6混拌均匀，加入电转炉，充氮气，820℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1720m2/g，比容量为34F/g。
实施例5：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.2将椰子壳加入到质量分数为19％的磷酸水溶液中，浸泡1小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，460℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:1.9混拌均匀，加入电转炉，充氮气，860℃活化处理1小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1810m2/g，比容量为34F/g。
实施例6：
一种超级电容器电极用活性炭，其制备方法如下(工艺流程图如图1所示)：
1)将椰子壳破碎，按照椰子壳、磷酸的质量比1:0.2将椰子壳加入到质量分数为20％的磷酸水溶液中，浸泡2小时，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2)将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，460℃活化处理2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3)将活化处理的椰子壳和氢氧化钾按质量比1:2混拌均匀，加入电转炉，充氮气，830℃活化处理1.5小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
经测试，本实施例制备的超级电容器电极用活性炭的比表面积为1690m2/g，比容量为32F/g。
对比例：
本发明的超级电容器电极用活性炭和国外某超级电容器电极用活性炭的主要性能指标如下表所示：
表1两种超级电容器电极用活性炭的主要性能指标
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超级电容器电极用活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将椰子壳破碎，加入磷酸溶液，充分浸泡，过滤，得到磷酸预处理的椰子壳；
2）将磷酸预处理的椰子壳加入电转炉，450～550℃活化处理1～2小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，得到活化处理的椰子壳；
3）将活化处理的椰子壳和氢氧化钾混拌均匀，加入电转炉，充惰性气体，700～860℃活化处理1～3小时，再水洗物料至水洗液的pH值为6～7，干燥，研磨，得到超级电容器电极用活性炭。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的椰子壳、磷酸的质量比为1:0.1～0.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的磷酸溶液为质量分数10%～20%的磷酸水溶液。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）中椰子壳经破碎后粒径为0.18mm～4.75mm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述的浸泡的时间为1～3小时。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）所述的活化处理的椰子壳、氢氧化钾的质量比为1:1.1～2.0。
7.权利要求1～6中任意一项所述的方法制备的超级电容器电极用活性炭。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170811 |