JP2006248848A

JP2006248848A - 多孔質炭素材料の製造方法および多孔質炭素材料の処理方法

Info

Publication number: JP2006248848A
Application number: JP2005068541A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Uehara; 健一上原; Toshiharu Nonaka; 俊晴野中
Original assignee: JFE Chemical Corp
Current assignee: JFE Chemical Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】電気二重層キャパシタ用電極の活物質材料として使用するに優れた特性を有する不純物含有量の少ない多孔質炭素材料を、容易に製造する方法を提供する。
【解決手段】
多孔質炭素材料による懸濁液をオートクレーブ処理して、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去する。
ここで、前記多孔質炭素材料は、炭素材料にアルカリ賦活を施すことで製造したものであることが好ましい。
また、前記オートクレーブ処理は、温度範囲１００℃〜１５０℃、飽和水蒸気圧力範囲０．１０ＭＰａ〜０．４９ＭＰａで行うことが好ましい。
【選択図】無し

Description

本発明は、多孔質炭素材料の製造方法および処理方法に関し、電気二重層キャパシタ用電極の活物質材料として好適に使用される多孔質炭素材料の製造方法および処理方法に関する。

多孔質炭素材料は一般には活性炭と呼ばれる。この活性炭の製造方法としては、石炭、石炭コークス、ヤシ殻、木粉、樹脂などの炭素材料に対して、水蒸気、空気、酸素、ＣＯ_２などの酸化性ガスを作用させるガス賦活法、または、塩化亜鉛、水酸化カリウムなどの薬品を作用させる薬品賦活法により、細孔を形成する方法が一般的である。

従来から、活性炭は吸着剤として環境の保全・改善などに使用されてきた。また最近では、活性炭は圧力スイング吸着用担体、クロマト分離用担体、触媒担体など担体として新たな用途が検討されている。

さらに、活性炭を電子分野に用いる試みがなされており、この中でも電気二重層キャパシタが注目を集めている。電気二重層キャパシタはエネルギー貯蔵デバイスのひとつであり、多孔質炭素材料を含む一対の分極性電極、セパレータ、電解質溶液などにより構成されている。

一般的なエネルギー貯蔵デバイスである二次電池の充放電機構は電気化学反応を伴うものであるが、電気二重層キャパシタの充放電機構では電気化学反応を伴わず、分極性電極界面への電解質の正・負イオンの単純な吸脱着により行われる。

従って、電気二重層キャパシタは二次電池にはない優れた特長を有する。すなわち、瞬時充放電特性に優れ、広い温度範囲で安定した充放電特性を示し、かつ充放電の繰り返しによる性能劣化が少ないという特性を有している。

上記電気二重層キャパシタの静電容量は活物質の表面積と比例的な関係にあるとされるため、比表面積の大きな多孔質材料を活物質として使用し、静電容量の大きい電気二重層キャパシタを得ることが検討されてきた。

比表面積の大きな多孔質材料としては、高い導電性を示し、電気化学的に比較的安定であり、しかも入手が容易であるという点から、多孔質炭素材料、すなわち活性炭が主として使用されてきた。

ところで、各種電子機器や電子部品、各種電気自動車などの用途に使用される電気二重層キャパシタには、充放電の繰り返しによる性能劣化がないもの、すなわち耐久性に優れたものが望まれる。充放電の繰り返しによる性能劣化の主な原因は上記多孔質炭素材料に残留する金属類などによるものと言われている。

ところが、例えば薬品により細孔を形成した多孔質炭素材料では、薬品として使用したアルカリ金属類や、装置或いは容器から混入した遷移金属類が多孔質炭素材料中に残留する可能性がある。

多孔質炭素材料中に残留するこれらの金属類は、充放電時に触媒的に電解液を分解してガス発生の原因となる。このガス発生により、
（１）集電体から活物質が剥がれることによる内部抵抗の増加と静電容量の低下
（２）細孔開口部への発生したガスの吸着による有効比表面積低下による静電容量の低下
（３）活物質の一部脱落による静電容量の低下と漏れ電流の増加
などが引き起こされ、電気二重層キャパシタの耐久性が著しく低下する。

多孔質炭素材料中に残留する金属類の存在形態として、物理的吸着状態、化学的吸着状態などが考えられる。従って、これらを除去する技術として一般的にイオン交換水などを洗浄溶媒として、これに酸類などを組み合わせて、物理的吸着状態や化学的吸着状態にある金属類を低減・除去することが行われてきた。

例えば、活性炭粉末を精製水と混合し煮沸などを行った後、濾過することを複数回行うことにより、活性炭中に含有されていた重金属その他の不純物を水へ溶出、除去させる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平７−１４２２９５号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術では、主として物理的吸着状態にある重金属やその他の不純物を煮沸によって脱着を促進させているので、残留する金属類の量がある程度低減されると、脱着の推進力である濃度差が小さくなり、洗浄操作を多数回繰り返すことが必要となる。

さらに、上記特許文献１に記載の技術では主として化学的吸着状態にある重金属その他の不純物の除去は困難である。このためこれらを効果的に低減・除去するために酸類を添加する場合がある。しかし、その際にも添加した酸類の除去のために洗浄操作を多数回繰り返す必要があり、非常な手間と時間を要していた。

そこで、本発明は、電気二重層キャパシタ用電極の活物質材料として使用するに優れた特性を有する多孔質炭素材料、すなわち、不純物含有量の少ない（高純度の）多孔質炭素材料を、容易に製造する方法および処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、多孔質炭素材料中に残留する不純物質であるアルカリ金属、遷移金属、硫黄化合物（例えば抽出液中の硫酸根）などを低減する方法について鋭意検討した。その結果、アルカリ金属、遷移金属および硫黄化合物などが残留する多孔質炭素材料を含む懸濁液をオートクレーブ処理することにより、アルカリ金属、遷移金属および硫黄化合物などの残留量を極めて低レベルまで低減することができることを見出した。

すなわち、本発明は、多孔質炭素材料中に残留するアルカリ金属、遷移金属および硫黄化合物などを低減させるためのオートクレーブ処理による多孔質炭素材料の製造方法である。

ここで、前記オートクレーブ処理とは、種々の条件での加熱及び加圧が可能なオートクレーブを使用して、例えば、１２７℃（飽和水蒸気圧力０．２５ＭＰａ）のような高温、高圧の環境を多孔質炭素材料を含む懸濁液に与えることである。そして、多孔質炭素材料を含む懸濁液に、このオートクレーブ処理を行うことにより、運動エネルギーが増加した水分子が多孔質炭素材料の細孔内部まで浸透し、多孔質炭素材料の細孔内部に残留するアルカリ金属、遷移金属および硫黄化合物を効率良く容易に抽出し、除去できることを見出した。

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
［１］多孔質炭素材料が含有される懸濁液をオートクレーブ処理することで、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去した多孔質炭素材料を得ることを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
［２］炭素材料にアルカリ賦活を施して多孔質炭素材料を得た後、該多孔質炭素材料が含有される懸濁液をオートクレーブ処理することで、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去した多孔質炭素材料を得ることを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
［３］上記[１]または[２]において、温度範囲が１００℃〜１５０℃、飽和水蒸気圧力範囲が０.１０ＭＰａ〜０.４９ＭＰａの条件で前記オートクレーブ処理を行うことを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
［４］上記[１]乃至[３]のいずれかにいおいて、不純物を除去した後の多孔質炭素材料が、
該多孔質炭素材料中のアルカリ金属の合計含有量が８０質量ｐｐｍ以下、遷移金属の合計含有量が８０質量ｐｐｍ以下であり、前記多孔質炭素材料をイオン交換水により抽出処理して得られる抽出液のｐＨが６〜８、該抽出液の導電率が５μＳ／ｃｍ以下、および、前記抽出液中の酸根がイオンクラロマトグラフィー分析で未検出であることを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
［５］多孔質炭素材料の懸濁液をオートクレーブ処理することを特徴とする多孔質炭素材料の処理方法。

本発明によれば、電気二重層キャパシタ用電極の活物質の材料として使用するに優れた特性を有する多孔質炭素材料、すなわち、不純物含有量の少ない多孔質炭素材料を、容易に製造する方法および処理方法が提供される。

以下、本発明を実施するための形態の一例を説明する。

本発明に係る多孔質炭素材料の製造方法は、多孔質炭素材料による懸濁液をオートクレーブ処理することで、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去した多孔質炭素材料を得るものである。

ここで、前記オートクレーブ処理に供する多孔質炭素材料としては、炭素材料を水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属化合物によって薬品賦活、つまり、アルカリ賦活したものであることが好ましい。これらアルカリ金属化合物の使用量は、所望する多孔質炭素材料の比表面積などによって適宜変更され得るが、５００ｍ^２／ｇ以上の比表面積を得ようとするときには、炭素材料に対して、０．５〜５倍量、好ましくは１〜３倍量を使用することが好ましい。

前記炭素材料としては、ソフトカーボン系炭素材料を用いることが好ましい。さらに、ソフトカーボン系炭素材料の中でも、メソフェーズ小球体および／またはバルクメソフェーズを用いることがより好ましい。メソフェーズ小球体およびバルクメソフェーズは、公知のものを広く用いることができ、これらを粉砕したものを使用してもよい。その粒径は特に限定されないが、平均粒径が２〜１００μｍ範囲内のものが好ましく、さらに２〜２０μｍのものがより好ましい。

前記メソフェーズ小球体及びバルクメソフェーズの原料としては、一般的に、石炭系タールあるいはピッチ、石油系重質油あるいはピッチなどのピッチ類が使用される。これらのピッチ類を、好ましくは窒素雰囲気下、３５０〜５００℃で、０．５〜１０時間加熱処理を実施することにより、ピッチ中に、先ずメゾフェーズ小球体が生成し、次いでこのメソフェーズ小球体同士が凝集してバルクメソフェーズが生成する。したがってメソフェーズ小球体及び／又はバルクメソフェーズの生成は、加熱処理条件を所望に応じて適宜選択すればよい。

前記加熱処理後のメソフェーズ小球体及び／またはバルクメソフェーズを含むピッチから、例えばキノリンなどを用いた溶剤分離操作によってメゾフェーズ小球体及び／又はバルクメソフェーズを得ることができる。

本発明ではメゾフェーズ小球体及び／またはバルクメソフェーズの市販品を使用しても良い。また、メソフェーズ小球体またはバルクメソフェーズはいずれか一方を用いてもよく、これらの混合物を用いても良い。

このようなソフトカーボン系炭素材料は、黒鉛前駆体であって、賦活処理過程では黒鉛化が進み、黒鉛層構造を形成しやすいため、賦活処理後に内部抵抗の少ない微細構造体を形成することができ、好ましい。

賦活処理時の雰囲気としては、窒素またはアルゴンのような不活性ガス雰囲気とすることが、賦活処理の過程で、遷移金属酸化物の生成を抑制するため好ましい。

本発明では、上述のような、炭素材料、アルカリ金属化合物を使用した賦活処理では、これら各材料の添加順序について、特に限定するものではないが、以下の方法で行うことが好ましい。

まず、炭素材料とアルカリ金属化合物のスラリー、例えば、水酸化アルカリ金属化合物の水溶液と炭素材料とを混合したスラリーを生成する。次いで、前記得られたスラリーを加熱処理し、乾燥混合物または低水分含有混合物とした後、不活性ガス雰囲気下、３００〜１５００℃、好ましくは５００〜９００℃で加熱する賦活処理を実施する。この加熱時には、例えば、ロータリーキルン、流動床、移動床、固定床などの各種加熱装置を用いることができる。賦活時間は、通常１０分〜２４時間程度である。この加熱は、温度を一定割合で上昇させた後、所望温度で保持するようにしてもよく、最終加熱温度に到達するまでに途中で何度か段階的に温度保持しながら温度上昇させるようにしてもよい。

前記賦活処理の後、オートクレーブ処理を実施する。なお、前記オートクレーブ処理の前に、賦活処理後の多孔質炭素材料中にかなりの量存在するアルカリ金属化合物をイオン交換水などによって洗浄除去しておくことが好ましい。

ここで、前記オートクレーブ処理は、加熱温度範囲が１００℃〜１５０℃、飽和水蒸気圧力範囲が０．１０ＭＰａ〜０.４９ＭＰａの条件で処理を行うことが好ましい。

前記オートクレーブ処理は、市販のオートクレーブを使用して行うことができる。例えば、実験室用のものとしては、静止式、内部攪拌式、振盪式、回転式、ガス攪拌式などの様式、産業用としては、大型のものが、水素の高圧還元、原子力や火力発電の圧力容器などである。

前記オートクレーブ処理時の高温高圧の環境は、オートクレーブの外部を電熱、ガスバーナー、過熱水蒸気などで加熱したり、圧縮ガスを導入してつくることができる。実験室的には、密閉容器内に張り込んだ水を１００℃以上に加熱することにより飽和水蒸気圧力０．２８ＭＰａまでの高圧環境を容易に形成できる高圧蒸気滅菌器、外部に設置したジャケットに過熱水蒸気を通気することにより飽和水蒸気圧力０．２８ＭＰａまでの高圧環境を容易に形成できる圧力容器や加圧濾過器、の使用が便利である。

前記オートクレーブ処理の際に、多孔質炭素材料は多孔質化した直後のものをイオン交換水などに懸濁させたスラリーをそのままオートクレーブ処理しても良いし、予め何度かイオン交換水で洗浄処理を行った後のものをオートクレーブ処理しても良い。さらに、酸類およびアルカリ類でｐＨを調整したものオートクレーブ処理しても良い。

また、多孔質炭素材料の細孔内に存在するアルカリ金属、遷移金属、硫黄化合物などを除去するために、洗浄溶媒が細孔内へ完全に浸透するように、メタノールなどの親水性有機溶媒やオートクレーブ処理に耐えうる耐熱性を有するノニオン系界面活性剤を添加したイオン交換水などを洗浄溶媒として使用することが好ましい。さらに、超音波処理や真空脱気処理を併用することも同様の理由で有効である。

オートクレーブ処理の処理条件として、加圧の状態を形成する意味からも１００℃以上で行うことが好ましい。特に高圧蒸気滅菌器で形成可能な１２７℃（飽和水蒸気圧力０．２５ＭＰａ）までの範囲が、アルカリ金属、遷移金属、硫黄化合物などを効果的に低減でき、しかも安全な操作が確保できるのでより好ましい。

上述のような本発明の多孔質炭素材料の製造方法によれば、多孔質炭素材料を含む懸濁液をオートクレーブ処理することにより多孔質炭素材料中に残留するアルカリ金属、遷移金属および硫黄化合物などを低減させ、アルカリ金属の合計の含有量が８０質量ｐｐｍ以下、遷移金属の合計の含有量が８０質量ｐｐｍ以下であり、この多孔質炭素材料をイオン交換水による抽出処理で得られる抽出液のｐＨが６〜８、この抽出液の導電率が５μＳ／ｃｍ以下、およびこの抽出液中の酸根がイオンクロマトグラフィー分析で未検出である、優れた特性を有する多孔質炭素材料を容易に得ることができる。

なお、本発明においてアルカリ金属の合計の含有量が８０質量ｐｐｍ以下、遷移金属の合計の含有量が８０質量ｐｐｍ以下としたのは、これらのアルカリ金属および遷移金属を８０質量ｐｐｍ以下とすることで非常に良好な耐久性の向上が図られるためである。また、イオン交換水による抽出処理で得られる抽出液のｐＨ６〜８、導電率を５μＳ／ｃｍ以下、酸根がイオンクロマトグラフィー分析で未検出としたのは、これらの範囲を逸脱すると電気二重層キャパシタ用電極作製時に調製する多孔質炭素材料を含むスラリーがゲル化して不安定化する場合があるからである。さらに、電気二重層キャパシタ用電極の活物質として使用したときに耐久性が不十分となる場合があるからである。

なお、前記イオン交換水とは、導電率が０．１μＳ／ｃｍ以下の精製水であり、イオン交換樹脂で処理することにより得られるものを用いることが好ましい。

また、前記抽出処理とは、具体的には以下の方法によって行うことができる。

すなわち、オートクレーブ処理後の多孔質炭素材料試料を乾燥質量換算で１ｇを正確に計り取り、これを１００ｍｌ容エルレンマイヤーフラスコへ移す。これに正確に計り取ったイオン交換水５０ｍｌを注入し試料を懸濁させ、振盪機（例えば、タイテック社製、ダブルシェーカー、ＮＲ−３０型）にて２５℃、１５０ｒｐｍで１６時間攪拌する。この懸濁液を濾紙（例えば、アドバンテック東洋製、５Ｃ）で濾過する。この抽出処理によって得られた抽出液（濾液）のｐＨをｐＨメーター（例えば、堀場製作所製、Ｆ−１４型）にて、導電率を導電率計（例えば、堀場製作所製、ＥＳ−１４型）にて、それぞれ２５℃にて測定する。もちろん、各機器の校正が正しく実施されていれば、これら固有の機器に依らず、一般的なｐＨメーター、導電率計を使用することが可能である。

また、酸根は、例えば、ＤＩＯＮＥＸ社製イオンクロマトグラフィー２０１０ｉ（ガードカラム：ＩｏｎＰａｃＡＳ４Ａ-ＳＣ、分離カラム：ＩｏｎＰａｃＡＳ４Ａ-ＳＣ、溶離液：２．０ｍＭＮａ_２ＣＯ_３／１．５ｍＭＮａＨＣＯ_３、再生液：０．０２５ＮＨ_２ＳＯ_４）にて分析することができる。各酸根のナトリウム塩を使用して予め保持時間（リテンションタイム）を確認し、さらに検量線を作成しておき、イオンクロマトグラフィー分析により各酸根の同定と定量を可能としておくことが好ましい。

この抽出処理によれば、イオン交換水により多孔質炭素材料中に残留していたアルカリ金属、遷移金属などが溶出し、ｐＨおよび導電率を測定することによって、多孔質炭素材料中に残留するアルカリ金属、遷移金属、硫黄化合物などの量を間接的に知ることが可能である。

以下に本発明の具体的実施例を記載する。

［実施例１］
メソフェーズ小球体（ＪＦＥケミカル製、商品名ＫＭＦＣ、平均粒径１８μｍ）１ｋｇと、２ｋｇのイオン交換水に溶解させた水酸化カリウム（和光純薬製、特級）２ｋｇを混合し、ニッケル製容器に移し、１２０℃で２４時間加熱乾燥した。その後、その容器ごと電気炉へ挿入し、窒素雰囲気下、５℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温し、２時間加熱後、冷却し賦活処理を終了した。

１０リットルのイオン交換水による賦活処理物の洗浄、次いで濾過を行い脱アルカリ処理を実施した。なお、この脱アルカリ処理は２回実施した。

５リットルのイオン交換水に、この脱アルカリ処理物を懸濁させ、塩酸によりｐＨを２に調整後、１時間攪拌した（酸処理）。

前記酸処理後の液を濾過した後、１０リットルのイオン交換水にこの酸処理物を懸濁させ（この時のｐＨは３）、この懸濁液を、高圧蒸気滅菌器（ＴＯＭＹ社製ＡＵＴＯＣＬＡＶＥＳＳ-３２５）にて１２７℃（飽和水蒸気圧力０．２５ＭＰａ）で１時間オートクレーブ処理した。これを濾過し、イオン交換水への懸濁、濾過を、濾液がｐＨ６以上となるまで繰り返し行い、多孔質炭素材料を得た。

この多孔質炭素材料は、ＩＣＰによる分析の結果、不純物質としては、カリウムが５０質量ｐｐｍ、ニッケルが５質量ｐｐｍであった。さらに多孔質炭素材料のイオン交換水による抽出処理で得られた抽出液のｐＨは６．９、導電率は３．２μＳ／ｃｍ、塩酸、硫酸などの酸根は上述したイオンクロマトグラフィー分析で未検出であった。

［実施例２］
メソフェーズ小球体（ＪＦＥケミカル製、商品名ＫＭＦＣ、平均粒径１８μｍ）１ｋｇと、２ｋｇのイオン交換水に溶解させた水酸化カリウム（和光純薬製、特級）２ｋｇを混合し、ニッケル製容器に移し、１２０℃で２４時間加熱乾燥した。その後、その容器ごと電気炉へ挿入し、窒素雰囲気下、５℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温し、２時間加熱後、冷却し賦活処理を終了した。

この酸処理物の懸濁液（この時のｐＨは２．２）を、高圧蒸気滅菌器（ＴＯＭＹ社製ＡＵＴＯＣＬＡＶＥＳＳ-３２５）にて１２７℃（飽和水蒸気圧力０．２５ＭＰａ）で１時間オートクレーブ処理した。これを濾過し、イオン交換水への懸濁、濾過を、濾液がｐＨ６以上となるまで繰り返し行い、多孔質炭素材料を得た。

この多孔質炭素材料は、ＩＣＰによる分析の結果、不純物質としては、カリウムが３０質量ｐｐｍ、ニッケルが１質量ｐｐｍ以下（検出限界以下）であった。さらに多孔質炭素材料のイオン交換水による抽出処理で得られた抽出液のｐＨは７．２、導電率は２．８μＳ／ｃｍ、塩酸、硫酸など酸根は上述したイオンクロマトグラフィー分析で未検出であった。

［実施例３］
メソフェーズ小球体（ＪＦＥケミカル製、商品名ＫＭＦＣ、平均粒径１８μｍ）１ｋｇと、２ｋｇのイオン交換水に溶解させた水酸化カリウム（和光純薬製、特級）２ｋｇを混合し、ニッケル製容器に移し、１２０℃で２４時間加熱乾燥した。その後、その容器ごと電気炉へ挿入し、窒素雰囲気下、５℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温し、２時間加熱後、冷却し賦活処理を終了した。

前記脱アルカリ処理後の液を濾過した後、１０リットルのイオン交換水にこの脱アルカリ処理物を懸濁させ（この時のｐＨは９．５）、この懸濁液を、高圧蒸気滅菌器（ＴＯＭＹ社製ＡＵＴＯＣＬＡＶＥＳＳ-３２５）にて１２７℃（飽和水蒸気圧力０．２５ＭＰａ）で１時間オートクレーブ処理した。これを濾過し、イオン交換水への懸濁、濾過を、濾液がｐＨ６以上となるまで繰り返し行い、多孔質炭素材料を得た。

この多孔質炭素材料は、ＩＣＰによる分析の結果、不純物質としては、カリウムが６５質量ｐｐｍ、ニッケルが１５質量ｐｐｍであった。さらに多孔質炭素材料のイオン交換水による抽出処理で得られた抽出液のｐＨは６．５、導電率は４．２μＳ／ｃｍ、塩酸、硫酸など酸根は上述したイオンクロマトグラフィー分析で未検出であった。

［比較例１］
メソフェーズ小球体（ＪＦＥケミカル製、商品名ＫＭＦＣ、平均粒径１８μｍ）１ｋｇと、２ｋｇのイオン交換水に溶解させた水酸化カリウム（和光純薬製、特級）２ｋｇを混合し、ニッケル製容器に移し、１２０℃で２４時間加熱乾燥した。その後、その容器ごと電気炉へ挿入し、窒素雰囲気下、５℃／ｍｉｎで８００℃まで昇温し、２時間加熱後、冷却し賦活処理を終了した。

前記酸処理後の液を濾過した後、１０リットルのイオン交換水（室温）にこの酸処理物を懸濁させ、これを濾過し、イオン交換水への懸濁、濾過を、濾液がｐＨ６以上となるまで繰り返し行い、多孔質炭素材料を得た。

この多孔質炭素材料は、ＩＣＰによる分析の結果、不純物質としてはカリウムが２００質量ｐｐｍ、ニッケルが９０質量ｐｐｍであった。さらに多孔質炭素材料のイオン交換水による抽出処理で得られた抽出液のｐＨは５．８、導電率は１２．２μＳ／ｃｍであった。また上述したイオンクロマトグラフィー分析で塩酸は５質量ｐｐｍ、硫酸は２８０質量ｐｐｍを検出した。

［比較例２］
酸処理物の濾過を温水（約８０℃）で行った以外は、上記比較例１と同様に処理して多孔質炭素材料を得た。

この多孔質炭素材料は、ＩＣＰによる分析の結果、不純物質としてはカリウムが１３０質量ｐｐｍ、ニッケルが７０質量ｐｐｍであった。さらに多孔質炭素材料のイオン交換水による抽出処理で得られた抽出液のｐＨは６．０、導電率は１０．１μＳ／ｃｍであった。また上述したイオンクロマトグラフィー分析で塩酸は３質量ｐｐｍ、硫酸は４５質量ｐｐｍを検出した。

上記検出結果を下表１にまとめて示す。

上記表１に示すように、従来の方法では電気二重層キャパシタ用電極の活物質材料として適する特性を有する多孔質炭素材料を製造することは容易ではない。

一方、本発明による方法では電気二重層キャパシタ用電極の活物質として適する特性を有する多孔質炭素材料を製造できることが確認できた。

Claims

多孔質炭素材料が含有される懸濁液をオートクレーブ処理することで、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去した多孔質炭素材料を得ることを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
炭素材料にアルカリ賦活を施して多孔質炭素材料を得た後、該多孔質炭素材料が含有される懸濁液をオートクレーブ処理することで、前記多孔質炭素材料中に含まれる不純物を除去した多孔質炭素材料を得ることを特徴とする多孔質炭素材料の製造方法。
温度範囲が１００℃〜１５０℃、飽和水蒸気圧力範囲が０.１０ＭＰａ〜０.４９ＭＰａの条件で前記オートクレーブ処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多孔質炭素材料の製造方法。
不純物を除去した後の多孔質炭素材料が、
該多孔質炭素材料中のアルカリ金属の合計含有量が８０質量ｐｐｍ以下、遷移金属の合計含有量が８０質量ｐｐｍ以下であり、
前記多孔質炭素材料をイオン交換水により抽出処理して得られる抽出液のｐＨが６〜８、該抽出液の導電率が５μＳ／ｃｍ以下、および、前記抽出液中の酸根がイオンクラロマトグラフィー分析で未検出であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多孔質炭素材料の製造方法。
多孔質炭素材料の懸濁液をオートクレーブ処理することを特徴とする多孔質炭素材料の処理方法。