CN101648706A - 一种超级电容器用活性炭的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超级电容器用活性炭的生产方法，以石油焦为原料，首先将石油焦粉碎至200～500目大小的石油焦粉末，再与氢氧化钾按质量比1∶2.5～5混合，研磨得到混合粉末，然后对混合粉末依次进行400～500℃下碳化和800～900℃下活化，碳化和活化均在惰性气体保护下进行，活化所得活化物经冷却、清洗、烘干后，研磨即得超级电容器用活性炭。本发明可生产出中孔活性炭，用于超级电容器时具有较高的比容和功率密度，并且，本发明以价格低廉的石油焦为原料，工艺简单，成本低。

Description

一种超级电容器用活性炭的生产方法
技术领域
本发明涉及一种生产超级电容器用活性炭的方法。
背景技术
铝超级电容器作为一种新型储能元件，它的容量可高达法拉级甚至上万法拉，并比蓄电池具有更高的功率密度(可达1,000W/kg数量级)、更快的充电速度和更长的循环使用寿命(充放电次数可达10万次)，同时可在极端恶劣的环境中使用，并且无环境污染。由于上述这些优点，超级电容器在便携式电子产品、太阳能产品、电动玩具、燃气表和电动汽车，混合动力汽车等领域具有广泛的应用空间。
现有技术中，用于超级电容器(双电层电容器)的活性炭主要为高比表面积的碳材料如活性炭，碳纳米管，碳气凝胶等，由于这些材料都是高比表面积的微孔碳，比容较低，功率特性不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种超级电容器用活性炭的生产方法，由该方法所得活性炭比容高，功率特性好。
为解决以上技术问题，本发明采取的如下技术方案：
一种超级电容器用活性炭的生产方法，以石油焦为原料，依次包括如下步骤：
(1)、将石油焦粉碎，研磨，得到200～500目的石油焦粉末；
(2)、将石油焦粉末与氢氧化钾按质量比1∶2.5～5混合，研磨得到混合粉末；
(3)、将混合粉末置于碳化炉中，于温度为400℃～500℃，惰性气体保护下进行碳化得到碳化物，碳化时间为1.5～4小时；
(4)、将碳化物置于活化炉中，于温度700℃～900℃，惰性气体保护下进行活化得到活化物，活化时间为1.5～4小时；
(5)、冷却活化物，水清洗，干燥，研磨，得到超级电容器用活性炭。
步骤(1)中，所述的石油焦可以是大庆，扬子石化，上海石化的石油焦，要求含硫量尽可能低，挥发物少，含碳量高。把石油焦粉碎后磨细到400目至500目的石油焦粉末，然后加入氢氧化钾，进行再次磨细混合，石油焦与氢氧化钾的质量比优选为1∶3～4，混合后，依次进行碳化和活化，石油焦中的碳在活化过程中，与氢氧化钾发生化学反应生成具有中孔结构的活性炭，氢氧化钾比例越大，活化反应越剧烈，生成的中孔数量越多，活性炭的比表面积越大。进行碳化和活化时，最好在氮气或氩气等惰性气体的保护下进行；活化后，可将活化物自然冷却，然后用去离子水清洗直到洗液为中性，脱水，烘干，磨细到1000～1250目即为可用于超级电容器的活性炭。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明可生产出中孔活性炭，用于超级电容器时具有较高的比容和功率密度；
2、本发明以价格低廉的石油焦为原料，工艺简单，成本低。
具体实施方式
以下结合具体的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
按照本实施例的超级电容器用活性炭的生产方法，以石油焦(硫含量2.5％，灰分0.5％，挥发分12％，水分5％，含碳量79％)为原料，依次包括如下步骤：
(1)、将石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2)、将石油焦粉末与氢氧化钾按质量比1∶2.5混合，研磨得到混合粉末；
(3)、将混合粉末置于碳化炉中，在450℃，氮气保护下进行碳化得到碳化物，碳化时间为2小时；
(4)、将碳化物置于活化炉中，在800℃，氮气保护下进行活化得到活化物，活化时间为2小时；
(5)、使活化物自然冷却，然后用去离子水清洗至中性，脱水、烘干，研磨至1000目即为超级电容器用活性炭，测其比表面积为1876m2/g，电极比容量156F/g。
实施例2
按照本实施例的超级电容器用活性炭的生产方法，以石油焦(硫含量2.5％，灰分0.5％，挥发分12％，水分5％，含碳量79.8％)为原料，依次包括如下步骤
(1)、将石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2)、将石油焦粉末与氢氧化钾按质量比1∶3.5混合，研磨得到混合粉末；
(3)、将混合粉末置于碳化炉中，在450℃，氮气保护下进行碳化得到碳化物，碳化时间为2小时；
(4)、将碳化物置于活化炉中，在800℃，氮气保护下进行活化得到活化物，活化时间为2小时；
(5)、使活化物自然冷却，然后用去离子水清洗至中性，脱水、烘干，研磨至1000目即为超级电容器用活性炭，测其比表面积为1987m2/g，，电极比容量183F/g。
实施例3
按照本实施例的超级电容器用活性炭的生产方法，以石油焦(硫含量2.5％，灰分0.5％，挥发分12％，水分5％，含碳量79.8％)为原料，依次包括如下步骤：
(1)、将石油焦粉碎，研磨，得到400目的石油焦粉末；
(2)、将石油焦粉末与氢氧化钾按质量比1∶5混合，研磨得到混合粉末；
(3)、将混合粉末置于碳化炉中，在500℃，氩气保护下进行碳化得到碳化物，碳化时间为1.5小时；
(4)、将碳化物置于活化炉中，在800℃，氩气保护下进行活化得到活化物，活化时间为3小时；
(5)、使活化物自然冷却，然后用去离子水清洗至中性，干燥，研磨至1000目即为超级电容器用活性炭，测其比表面积为2103m2/g，电极比容量186F/g。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1、一种超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：以石油焦为原料，依次包括如下步骤：
(1)、将石油焦粉碎，研磨，得到200～500目的石油焦粉末；
(2)、将石油焦粉末与氢氧化钾按质量比1∶2.5～5混合，研磨得到混合粉末；
(3)、将混合粉末置于碳化炉中，于温度为400℃～500℃，惰性气体保护下进行碳化得到碳化物，碳化时间为1.5～4小时；
(4)、将碳化物置于活化炉中，于温度700℃～900℃，惰性气体保护下进行活化得到活化物，活化时间为1.5～4小时；
(5)、冷却活化物，水清洗，干燥，研磨，得到超级电容器用活性炭。
2、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(1)中，将石油焦粉碎成400～500目的粉末。
3、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(2)中，石油焦粉末与氢氧化钾的质量比为1∶3～4。
4、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(3)中，碳化时间为2～3小时。
5、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(4)中，活化时间为2～3小时。
6、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的惰性气体为氮气或氩气。
7、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(5)中，所得超级电容器用活性炭颗粒大小为1000目～1250目。
8、根据权利要求1所述的超级电容器用活性炭的生产方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的水为去离子水。
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