CN111252765B - 一种活性炭微孔保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种活性炭微孔保护方法，该方法包括：先将活性炭与填充溶剂混合，使得填充溶剂将活性炭微孔填充；再将活性炭与填充溶剂混合物放入真空超声波装置中，使得填充溶剂能够完全分散填充；分散填充完成之后，将分散填充好的活性炭过滤出来，除去游离的填充溶剂，制作电极；电极制作完成后，通过烘箱加热，将活性炭微孔中的填充溶剂挥发，活性炭微孔恢复活性。本发明采用易挥发溶剂，成本低，制备加热完成后所有的活性炭微孔均为活性孔，提高了活性炭微孔的利用率，提高了电容量。电极制备过程与传统工艺一致，微孔恢复可代替传统工艺的极片烘烤工序，适合批量使用。
Description
技术领域
本发明涉及化学电源技术领域，尤其涉及一种活性炭微孔保护方法。
背景技术
活性炭多孔，微孔有效半径一般为1-10000nm，小孔半径在2nm以下，过渡孔半径一般为2-100nm，大孔半径为100-10000nm。化学电源领域用的活性炭百纳米以内，利用活性炭双电层电容的特性，用于生产超级电容器，电容型电池等等功率型化学电源。活性炭或活性炭复合电极在加工过程中一般采用是湿法油系工艺，即采用NMP作为溶剂。NMP沸点高，去除困难，进入活性炭的微孔无法去除，微孔被溶剂占据后，离子无法自由进入，微孔变成了死孔，无效孔，影响活性炭的电容特性。
为消除溶剂对活性炭电极性能的影响，通常采用提高烘烤温度和延长烘烤时间。萃取法可以有效去除活性炭电极中的水和NMP，将电极浸入易挥发机溶剂中，利用水和NMP在的有机溶剂溶解度高，将其萃取出来后再烘干。此这两种虽然有一定的效果，但生产效率低，成本高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种活性炭微孔保护方法，提高了活性炭微孔的利用率，且具有成本低，可批量使用等优点。
一种活性炭微孔保护方法，包括：
S1、先将活性炭与填充溶剂混合，使得填充溶剂将活性炭微孔填充；所述填充溶剂的沸点＜100℃，所述填充溶剂为：乙醇、丙酮、二氯甲烷或乙酸乙酯；
S2、再将活性炭与填充溶剂混合物放入真空超声波装置中，使得填充溶剂能够完全分散填充；
S3、分散填充完成之后，将分散填充好的活性炭过滤出来，除去游离的填充溶剂，制作电极；
S4、电极制作完成后，通过烘箱加热，将活性炭微孔中的填充溶剂挥发，活性炭微孔恢复活性。
进一步地，所述活性炭占溶剂与活性炭总重量的30％-60％。
进一步地，所述真空超声波装置包括超声波设备和真空箱，所述真空箱真空度≤-0.05MPa，分散时间≥5分钟，使得填充溶剂能够实现完全分散填充。
进一步地，所述填充溶剂分散填充制备电极后，所述烘箱进行加热挥发。
进一步地，所述烘箱加热温度≥100℃，使得所述填充溶剂挥发。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、填充溶剂采用乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯等，成本低。
2、填充溶剂的沸点＜100℃，溶剂易挥发，制备加热完成后所有的活性炭微孔均为活性孔，提高了活性炭微孔的利用率，从而提高了电容量。
3、电极制备过程与传统工艺一致，微孔恢复可代替传统工艺的极片烘烤工序，适合批量使用。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进行详细描述。
实施例一
首先，活性炭与优选为乙醇的填充溶剂混合，活性炭占乙醇与活性炭总重量的优选30％。活性炭与乙醇通过真空超声波装置分散，真空度为-0.05MPa，分散时间为5分钟。将分散好活性炭通过过滤，除去游离的溶剂，用于电极制作。
活性炭按照传统工艺制成电极，烘箱温度110℃，烘箱将活性炭微孔中的乙醇加热挥发，乙醇沸点低，易挥发，所得活性炭微孔均为活性孔，活性炭微孔恢复率在92％。
活性炭电极组装成电容器，电容器的实际容量3654F。
实施例二
首先，活性炭与优选为丙酮的填充溶剂混合，活性炭占丙酮与活性炭总重量的40％。活性炭与丙酮通过真空超声波装置分散，真空度为≤-0.06MPa，分散时间为8分钟。将分散好活性炭通过过滤，除去游离的溶剂，用于电极制作。
活性炭按照传统工艺制成电极，烘箱温度≥110℃，烘箱将活性炭微孔中的丙酮加热挥发，丙酮沸点低，易挥发，所得活性炭微孔均为活性孔，活性炭微孔恢复率在93％。
活性炭电极组装成电容器，电容器的实际容量3581F。
实施例三
首先，活性炭与优选为二氯甲烷的填充溶剂混合，活性炭占二氯甲烷与活性炭总重量的30％。活性炭与二氯甲烷通过真空超声波装置分散，真空度≤-0.075MPa，分散时间10分钟。将分散好活性炭通过过滤，除去游离的溶剂，用于电极制作。
活性炭按照传统工艺制成电极，烘箱温度120℃，烘箱将活性炭微孔中二氯甲烷加热挥发，二氯甲烷沸点低，易挥发，所得活性炭微孔均为活性孔，活性炭微孔恢复率在96％。
活性炭电极组装成电容器，电容器的实际容量3711F。
实施例四
首先，活性炭与优选为乙酸乙酯的填充溶剂混合，活性炭占乙酸乙酯与活性炭总重量的60％。活性炭与乙酸乙酯通过真空超声波装置分散，真空度≤-0.085MPa，分散时间30分钟。将分散好活性炭通过过滤，除去游离的溶剂，用于电极制作。
活性炭按照传统工艺制成电极，烘箱温度≥140℃，烘箱将活性炭微孔中乙酸乙酯加热挥发，乙酸乙酯沸点低，易挥发，所得活性炭微孔均为活性孔，活性炭微孔恢复率在91％。
活性炭电极组装成电容器，电容器的实际容量3680F。
传统工艺制备的活性炭微孔恢复率在80％左右，采用本发明活性炭孔保护方案的活性炭微孔，实际活性炭微孔恢复率提升90％以上。
传统工艺制作的标准3000F超级电容器实际容量在3100F左右，采用本发明活性炭孔保护方案的超级电容器，实际容量提升15％左右。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种活性炭微孔保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先将活性炭与填充溶剂混合，使得填充溶剂将活性炭微孔填充；所述填充溶剂的沸点＜100℃，所述填充溶剂为：乙醇、丙酮、二氯甲烷或乙酸乙酯；
S2、再将活性炭与填充溶剂混合物放入真空超声波装置中，使得填充溶剂能够完全分散填充；
S3、分散填充完成之后，将分散填充好的活性炭过滤出来，除去游离的填充溶剂，制作电极；
S4、电极制作完成后，通过烘箱加热，将活性炭微孔中的填充溶剂挥发，活性炭微孔恢复活性。
2.如权利要求1所述活性炭微孔保护方法，其特征在于，所述活性炭与填充溶剂混合，所述活性炭占填充溶剂与活性炭总重量的30%-60%。
3.如权利要求1所述活性炭微孔保护方法，其特征在于，所述真空超声波装置包括超声波设备和真空箱。
4.如权利要求1所述活性炭微孔保护方法，其特征在于，所述真空箱真空度≤-0.05MPa，分散时间≥5分钟。
5.如权利要求1所述活性炭微孔保护方法，其特征在于，所述烘箱加热温度≥100℃。
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