JP2008308360A - Manufacturing method of carbon material for electric double layer capacitor electrode - Google Patents

Manufacturing method of carbon material for electric double layer capacitor electrode Download PDF

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卓朗 大信田
Koichi Sugano
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient manufacturing method of a carbon material for an electric double layer capacitor electrode having a high electrostatic capacity per unit volume. <P>SOLUTION: In the manufacturing method of the carbon material for the electric double layer capacitor electrode, easily graphitizable coke is heated and nitrided by a nitriding reaction under a nitrogen-containing gas flow and then treated for activation. When the nitriding reaction is performed, a nitriding reaction apparatus equipped with a heater and a vertically set reactor having a gas introducing part and a gas exhausting part is used. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode.

電気二重層キャパシタ(以下、EDLCと称する)は、大電流充放電が可能で、長寿命かつ高温安定性に優れるため、例えばハイブリッド自動車などの蓄電デバイスとして理想的な特性を有している。ところが、これまでのEDLCはエネルギー密度が不充分であることが唯一の欠点となっていた。そこで、EDLCの分極性電極炭素材料として、従来からのヤシ殼、コークス、フェノール樹脂等を水蒸気や二酸化炭素等によって賦活した活性炭に代わり、易黒鉛化性のコークスやメソカーボンマイクロビーズ、あるいはメソフェーズピッチ系炭素繊維などの易黒鉛化性炭素からアルカリ金属化合物を用いた賦活(以下、アルカリ賦活と称する)によって得られる高い静電容量の活性炭が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。   An electric double layer capacitor (hereinafter referred to as EDLC) is capable of charging / discharging a large current, has a long life and is excellent in high-temperature stability, and therefore has ideal characteristics as a power storage device such as a hybrid vehicle. However, the conventional EDLC has the only drawback that the energy density is insufficient. Therefore, as a polarizable electrode carbon material for EDLC, instead of activated carbon activated by steam, carbon dioxide, etc., from conventional coconut straw, coke, phenol resin, etc., graphitizable coke, mesocarbon microbeads, or mesophase pitch A high-capacitance activated carbon obtained by activation using an alkali metal compound from graphitizable carbon such as a carbon fiber (hereinafter referred to as alkali activation) has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .

また、特定の原料ピッチを熱処理して得られた易黒鉛化性コークスを賦活処理することで優れたEDLC用活性炭が得られることが開示されており(例えば、特許文献4、5参照)、アルカリ賦活に供する出発原料および処理条件の選択が高い静電容量の活性炭を得るために重要であることが明らかになりつつある。しかしながら、易黒鉛化性コークスのアルカリ賦活活性炭を用いた電気二重層キャパシタは繰り返し使用時の静電容量密度の低下が大きいことが欠点であり、このような問題を克服し、さらに静電容量密度を高めてエネルギー密度を向上させる電気二重層キャパシタ電極用炭素材料が求められている。   Moreover, it is disclosed that an activated carbon for EDLC excellent by activating the easily graphitizable coke obtained by heat-treating a specific raw material pitch can be obtained (for example, see Patent Documents 4 and 5). It is becoming clear that the selection of starting materials and processing conditions for activation is important for obtaining activated carbon with high capacitance. However, electric double layer capacitors using alkali-activated activated carbon of graphitizable coke are disadvantageous in that the capacitance density decreases greatly during repeated use. There is a demand for a carbon material for an electric double layer capacitor electrode that increases the energy density by increasing the energy density.

この課題を解決する手段として、賦活処理の前にコークスを特定の条件下で熱処理することにより、高いエネルギー密度を与える電気二重層キャパシタ電極用炭素材料が得られることが見出されている(特許文献6参照)。なかでも、易黒鉛化性コークスを、アンモニアガスを含む雰囲気中550〜1000℃の温度で熱処理したのち賦活処理することによって、優れた特性を示す電気二重層キャパシタ電極用炭素材料が得られることが開示されている。   As a means to solve this problem, it has been found that a carbon material for an electric double layer capacitor electrode that gives a high energy density can be obtained by heat-treating coke under specific conditions before the activation treatment (patent) Reference 6). In particular, a carbon material for an electric double layer capacitor electrode exhibiting excellent characteristics can be obtained by heat-treating graphitizable coke at a temperature of 550 to 1000 ° C. in an atmosphere containing ammonia gas and then activating it. It is disclosed.

一方、上記のようなコークスとアンモニアガスとの反応は、アンモニアの分解反応に代表される副反応を抑制する必要があること、粒状あるいは粉末の固体であるコークスとアンモニアガスを効率よく接触させて反応を行う必要があること、またアンモニアが腐食性のガスであることなど、工業的に解決すべき点が多々あるが、具体的な方法については開示されていない。アンモニアガスに代表される含窒素性ガスによって易黒鉛化性コークスを効率よく窒化処理したのち賦活処理することによって高い静電容量密度を実現でき、かつ安価に大量生産できる方法が求められている。
特許第2548546号公報 特許第2634658号公報 特許第3149504号公報 特開2002−93667号公報 特開2001−180923号公報 特開2006−12938号公報
On the other hand, the reaction between coke and ammonia gas as described above needs to suppress side reactions typified by the decomposition reaction of ammonia, and the coke, which is a granular or powdered solid, is brought into contact with ammonia gas efficiently. Although there are many points to be solved industrially, such as the necessity of performing a reaction and that ammonia is a corrosive gas, a specific method is not disclosed. There is a need for a method that can realize high electrostatic capacity density by mass-producing graphitizable coke efficiently by nitriding with nitrogen-containing gas typified by ammonia gas, and enabling mass production at low cost.
Japanese Patent No. 2548546 Japanese Patent No. 2634658 Japanese Patent No. 3149504 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-93667 JP 2001-180923 A JP 2006-12938 A

本発明の目的は、上記のような課題を解決し、単位体積当たりの静電容量が高いEDLC電極用炭素材料を、効率的に製造する方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for efficiently producing a carbon material for an EDLC electrode having a high electrostatic capacity per unit volume.

本発明者らは、含窒素性ガスの一つであるアンモニアガスと易黒鉛化性コークスを効率よく反応させることができ、かつ安価に大量生産できる方法を詳細に検討した結果、以下の課題が明らかとなった。
(1) アンモニアガスは500℃以上の高温では水素および窒素への分解反応が進むため、アンモニアガスと易黒鉛化性コークスとを速やかに、効率よく接触させる必要があること。
(2)鉄やステンレスが反応系に共存するとアンモニアガス分解反応がさらに促進され、実質的に易黒鉛化性コークスの処理が困難となること。
これらを解決する反応装置としては、反応器(レトルト)をセラミックやカーボンで作製したロータリーキルンが考えられるが、通常、レトルトへの充填率は連続では多くても10体積%程度、バッチでも20体積%程度であり、セラミックやカーボン材質のレトルトは大きなサイズを製作することは難しいので、1基当りの処理能力が小さくなり高コストとなる。また、アンモニアガスと易黒鉛化性コークスの接触効率も十分ではない。
As a result of a detailed study of a method capable of efficiently reacting ammonia gas, which is one of nitrogen-containing gases, and graphitizable coke, and mass production at low cost, the following problems have been solved. It became clear.
(1) Since ammonia gas undergoes a decomposition reaction into hydrogen and nitrogen at a high temperature of 500 ° C. or higher, it is necessary to bring ammonia gas and graphitizable coke into contact quickly and efficiently.
(2) When iron or stainless steel coexists in the reaction system, the ammonia gas decomposition reaction is further accelerated, and it becomes substantially difficult to treat graphitizable coke.
As a reaction apparatus for solving these problems, a rotary kiln in which a reactor (retort) is made of ceramic or carbon can be considered. Usually, the filling rate of the retort is about 10% by volume at most, and 20% by volume even in a batch. Since it is difficult to manufacture a large size ceramic or carbon retort, the processing capacity per unit is reduced and the cost is increased. Further, the contact efficiency between ammonia gas and graphitizable coke is not sufficient.

また、容器に易黒鉛化性コークスを充填して、連続的に熱処理できるローラーハースキルン等があるが、アンモニアガスと易黒鉛化性コークスの接触効率が悪く、充填量を増やせないため、炉のサイズが非常に大きくなり、また大量の打ち込みガスが必要となって、高コストになる。   In addition, there is a roller hearth kiln that can be easily heat-treated by filling the container with graphitizable coke, but the contact efficiency between ammonia gas and graphitizable coke is poor and the filling amount cannot be increased. The size becomes very large and a large amount of implantation gas is required, resulting in high cost.

そこで、これら課題を克服し、アンモニアガスに代表される含窒素性ガスと易黒鉛化性コークスを効率よく反応でき、生産性が高く低コストとなる方法を考案し、本発明に到達した。即ち本発明は、以下のとおりである。
1. 易黒鉛化性コークスを含窒素性ガス流通下で加熱し窒化反応により窒化物とした後に、賦活処理をする炭素材料の製造方法であって、該窒化反応を行うに際し、加熱装置、ガス導入部およびガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した窒化反応装置を用いることを特徴とする電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
2. 前記窒化反応装置が易黒鉛化性コークスを連続的に反応器に投入する装置および連続的に反応器から排出する装置を具備する第1項記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
3. 前記反応器の内壁部分を構成する材質がセラミックスまたはカーボンである第1項または第2項記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
4. 前記反応器が円筒形であり、その内径が50〜500mm、長さが500〜5000mmである第1項〜第3項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
5. 前記含窒素性ガスをアップフローまたはダウンフローで流通させる第1項〜第4項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
6. 前記易黒鉛化性コークスが、つぎの(a)および(b)の工程により製造される第1項〜第5項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
(a)400℃以上700℃以下の温度に保たれた熱処理装置内に、金属製またはセラミックス製の複数個の粒状物を仕込んで流動させておき、該装置内に原料ピッチを供給して熱処理することにより該粒状物表面にコークスを付着させる工程、
(b)該粒状物表面に付着したコークスを、工程(a)での熱処理温度より高温で、かつ900℃以下の温度に加熱することによりコークスを該粒状物から分離する工程。
7. 前記易黒鉛化性コークスが、原料ピッチを500〜1000℃で熱処理し、膨張率1000%以上になるようにして得られ、かつ該易黒鉛化性コークスの水銀圧入法による細孔径1μm以下の細孔容積が0.18cc/g以下である第1項〜第5項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
8. 前記易黒鉛化性コークスが縮合多環炭化水素を弗化水素および三弗化硼素の存在下で重合させて得られるピッチより製造される第1項〜第5項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
9. 前記含窒素性ガスが0.1〜100体積%のアンモニアを含むガスである第1項〜第8項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
10. 前記賦活処理が1重量部の窒化物に対して1〜6重量部のアルカリ金属化合物を添加し不活性気体気流下400〜1000℃の温度範囲で加熱することによって行われる第1項〜第9項のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
11. 加熱装置、ガス導入部およびガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した装置であって、易黒鉛化性コークスを含窒素性ガス流通下で加熱する窒化反応装置。
Therefore, the present inventors have overcome the above problems and devised a method capable of efficiently reacting a nitrogen-containing gas typified by ammonia gas and easily graphitizable coke, resulting in high productivity and low cost, and reached the present invention. That is, the present invention is as follows.
1. A method for producing a carbon material, in which an easily graphitizable coke is heated in a nitrogen-containing gas flow and converted into a nitride by a nitriding reaction, and then subjected to an activation treatment. In performing the nitriding reaction, a heating device, a gas introduction unit And a method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode, comprising using a nitriding reaction apparatus having a gas discharge section and a vertically arranged reactor.
2. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the nitriding reaction device comprises a device for continuously charging graphitizable coke to the reactor and a device for continuously discharging from the reactor.
3. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to claim 1 or 2, wherein the material constituting the inner wall portion of the reactor is ceramic or carbon.
4). The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of Items 1 to 3, wherein the reactor has a cylindrical shape, an inner diameter of 50 to 500 mm, and a length of 500 to 5000 mm.
5. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of Items 1 to 4, wherein the nitrogen-containing gas is circulated by upflow or downflow.
6). The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of Items 1 to 5, wherein the graphitizable coke is produced by the following steps (a) and (b).
(A) In a heat treatment apparatus maintained at a temperature of 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, a plurality of particles made of metal or ceramics are charged and flown, and a raw material pitch is supplied into the apparatus to perform heat treatment. A step of attaching coke to the surface of the granular material by
(B) The process of isolate | separating coke from this granular material by heating the coke adhering to this granular material surface to the temperature higher than the heat processing temperature in process (a), and 900 degrees C or less.
7). The graphitizable coke is obtained by heat-treating the raw material pitch at 500 to 1000 ° C. so as to have an expansion rate of 1000% or more, and the graphitizable coke has a fine diameter of 1 μm or less by a mercury intrusion method. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of Items 1 to 5, wherein the pore volume is 0.18 cc / g or less.
8). The electric graphite according to any one of Items 1 to 5, wherein the graphitizable coke is produced from a pitch obtained by polymerizing a condensed polycyclic hydrocarbon in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride. Manufacturing method of carbon material for multilayer capacitor electrode.
9. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of Items 1 to 8, wherein the nitrogen-containing gas is a gas containing 0.1 to 100% by volume of ammonia.
10. The activation process is performed by adding 1 to 6 parts by weight of an alkali metal compound to 1 part by weight of nitride and heating in a temperature range of 400 to 1000 ° C. in an inert gas stream. The manufacturing method of the carbon material for electric double layer capacitor electrodes in any one of claim | items.
11. A nitriding reaction apparatus comprising a heating apparatus, a gas introduction section and a gas discharge section, and a reactor arranged in a vertical shape, wherein the graphitizable coke is heated under a nitrogen-containing gas flow.

本発明によれば、単位体積当たりの静電容量が高いEDLC電極用活性炭を安価に製造することができるので、工業的意義はきわめて大きい。本材料を用いることによってエネルギー密度の高いEDLCが実現でき、ハイブリッド自動車、UPS等の電源として非常に有用となる。
また、本発明によれば、縦型に配置した反応器に易黒鉛化性コークスを充填し、含窒素性ガスを流通させながら熱処理を行うので、窒化反応の効率と装置容積効率を高めることができる。
According to the present invention, activated carbon for EDLC electrodes having a high electrostatic capacity per unit volume can be produced at a low cost, and thus the industrial significance is extremely large. By using this material, an EDLC with a high energy density can be realized, which is very useful as a power source for hybrid vehicles, UPSs, and the like.
In addition, according to the present invention, the graphitized coke is filled in a vertically arranged reactor, and the heat treatment is performed while flowing a nitrogen-containing gas, so that the efficiency of the nitriding reaction and the volume capacity of the apparatus can be improved. it can.

本発明は単位体積当りで高静電容量を得られるEDLC電極用炭素材料の製造法に関するものであり、含窒素性ガスと易黒鉛化性コークスを効率よく反応させて窒化処理した後に賦活処理することで、高い静電容量密度の炭素材料を安価に大量生産できる方法を提供するものである。   The present invention relates to a method for producing a carbon material for an EDLC electrode capable of obtaining a high capacitance per unit volume, and an activation treatment is performed after a nitrogen-containing gas and a graphitizable coke are efficiently reacted and subjected to nitriding treatment. Thus, the present invention provides a method for mass-producing a carbon material having a high capacitance density at low cost.

本発明は易黒鉛化性コークスの窒化処理を行うに際し、加熱装置、ガス導入部、ガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した窒化反応装置を用いることによって行われる。   In carrying out the nitriding treatment of graphitizable coke, the present invention is carried out by using a nitriding reactor equipped with a reactor having a heating device, a gas introduction part, and a gas discharge part and arranged vertically.

本発明で用いる易黒鉛化性コークスは、石油系ピッチ、石炭系ピッチまたは合成ピッチを出発原料として炭素化することで得られるものである。高静電容量電極を得るために好ましいものとしては、特許第2931593号公報、特許第2621253号公報、特許第2526585号公報、または特開2000−319664号公報に示されるように、ナフタレン、メチルナフタレン、アントラセン、フェナントレン、アセナフテン、アセナフチレン、ピレン等の縮合多環炭化水素を超強酸触媒の弗化水素および三弗化硼素存在下で重合させて得られる合成系ピッチが挙げられる。これらは他のピッチ類と異なり、化学純度が高く、性状を自由に制御可能であることから特に好適に用いられる。   The graphitizable coke used in the present invention is obtained by carbonization using petroleum-based pitch, coal-based pitch or synthetic pitch as a starting material. Preferable examples for obtaining a high capacitance electrode include naphthalene and methylnaphthalene, as disclosed in Japanese Patent No. 2931593, Japanese Patent No. 2612253, Japanese Patent No. 2526585, or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-319664. , Synthetic pitches obtained by polymerizing condensed polycyclic hydrocarbons such as anthracene, phenanthrene, acenaphthene, acenaphthylene, and pyrene in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride as super strong acid catalysts. Unlike other pitches, these are particularly preferably used because they have high chemical purity and the properties can be freely controlled.

易黒鉛化性でない樹脂等に由来する難黒鉛化性コークスを用いた場合、賦活されやすいことから電極密度が大幅に低下してしまうので好ましくない。原料ピッチから易黒鉛化性コークスを得るための方法は特に限定されないが、熱処理装置内に金属またはセラミックス製の粒状物を流動させ、その装置内に原料ピッチを付着、炭素化させる方法が生産性や特性の面で好ましい。すなわち、つぎの工程(a)および(b)を含むコークスの製造方法である。
(a)400℃以上700℃以下の温度に保たれた熱処理装置内に、金属製またはセラミックス製の複数個の粒状物を仕込んで流動させておき、該装置内に原料ピッチを供給して熱処理することにより該粒状物表面にコークスを付着させる工程、
(b)該粒状物表面に付着したコークスを、工程(a)での熱処理温度より高温で、かつ900℃以下の温度に加熱することによりコークスを該粒状物から分離する工程。
When a non-graphitizable coke derived from a non-graphitizable resin or the like is used, it is not preferable because it is easily activated and the electrode density is greatly reduced. The method for obtaining graphitizable coke from the raw material pitch is not particularly limited, but productivity is achieved by flowing a metal or ceramic granular material in a heat treatment apparatus, attaching the raw material pitch to the apparatus, and carbonizing the material. And preferable in terms of characteristics. That is, it is a method for producing coke including the following steps (a) and (b).
(A) In a heat treatment apparatus maintained at a temperature of 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, a plurality of particles made of metal or ceramics are charged and flown, and a raw material pitch is supplied into the apparatus to perform heat treatment. A step of attaching coke to the surface of the granular material by
(B) The process of isolate | separating coke from this granular material by heating the coke adhering to this granular material surface to the temperature higher than the heat processing temperature in process (a), and 900 degrees C or less.

また、原料ピッチを500〜1000℃で熱処理し、膨張率1000%以上になるようにして得られたコークスを使用するのが高い静電容量を得るために好ましい。さらに、膨張率1000%以上になるようにして得られ、かつ水銀圧入法による細孔径1μm以下の細孔容積が0.18cc/g以下である易黒鉛化性コークスを用いることで、非常に高い静電容量が得られる。   In addition, it is preferable to use coke obtained by heat-treating the raw material pitch at 500 to 1000 ° C. so that the expansion coefficient is 1000% or more in order to obtain a high capacitance. Furthermore, it is very high by using graphitizable coke which is obtained so as to have an expansion rate of 1000% or more and has a pore volume of 1 μm or less by a mercury intrusion method and 0.18 cc / g or less. Capacitance is obtained.

特に膨張率1000%以上になるようにして得られたコークスは、薄い炭素膜状になっており、この特殊な薄い形状によって急速昇温、急冷、賦活処理を行っても粒子内部に亀裂などの欠陥を生じず、粉砕後鱗片状になることから、EDLC電極の電極密度が高くなりやすい長所も有する。さらにこのコークスの光学組織は流れ状組織となり粒子内部には欠陥が存在しにくいなど、EDLC電極の高密度化に寄与する多くの構造的特徴を有する。   In particular, coke obtained with an expansion rate of 1000% or more has a thin carbon film shape, and even if rapid heating, rapid cooling, or activation treatment is performed due to this special thin shape, cracks and the like are generated inside the particles. Since there is no defect and it becomes scaly after pulverization, it has an advantage that the electrode density of the EDLC electrode tends to be high. Furthermore, the optical structure of the coke has a flow structure, and has many structural features that contribute to increasing the density of the EDLC electrode, such that defects do not easily exist inside the particles.

このようにして得られた鱗片状のコークスは電気二重層容量発現に関与しない1μm以下の細孔が少ない特徴を有する。この領域の細孔容積を求めるためには、水銀圧入法によって求めることができる。水銀圧入法によって測定された1μm以下の細孔容積が0.18cc/g以下であることが好ましく、より好ましくは0.16cc/g以下、更に好ましくは0.15cc/g以下である。   The scaly coke obtained in this way is characterized by a small number of pores of 1 μm or less that are not involved in the electric double layer capacity development. In order to obtain the pore volume in this region, it can be obtained by a mercury intrusion method. The pore volume of 1 μm or less measured by mercury porosimetry is preferably 0.18 cc / g or less, more preferably 0.16 cc / g or less, still more preferably 0.15 cc / g or less.

窒化処理に用いるコークスは元素分析によるH/Cが0.40以下または真密度が1.42g/cc以上であることが好ましく、より好ましくはH/Cが0.38以下、真密度1.425以上、さらに好ましくはH/Cが0.36以下、真密度1.43以上である。H/Cが0.40より高く、真密度が1.42g/ccより小さい場合、窒化処理を施し、賦活した後の炭素材料によるEDLC電極の密度が低下しやすく、結果として高い静電容量が得られない。   The coke used for the nitriding treatment preferably has an elemental analysis of H / C of 0.40 or less or a true density of 1.42 g / cc or more, more preferably H / C of 0.38 or less and a true density of 1.425. More preferably, H / C is 0.36 or less and true density is 1.43 or more. When H / C is higher than 0.40 and the true density is lower than 1.42 g / cc, the density of the EDLC electrode by the carbon material after nitriding and activation is likely to decrease, resulting in a high capacitance. I can't get it.

本発明における電極密度が高く静電容量も高い炭素材料は、炭素材料を調製するまでの変化する含有窒素によってもたらされる。すなわち、コークス中の窒素が、賦活されることで減少し、細孔構造を形成する。窒化されたコークス(窒化物)は、含有している水素、窒素量によっても得られる炭素材料性状が異なり、その元素分析によるH/C、N/Cはそれぞれ0.15以上、0.016以上が好ましい。これらの値が低すぎる場合は、賦活による細孔構造の形成が阻害されてしまい、高い静電容量を発現しない。   The carbon material having a high electrode density and a high capacitance in the present invention is brought about by the changing nitrogen content until the carbon material is prepared. That is, nitrogen in coke is reduced by being activated to form a pore structure. Nitrogenized coke (nitride) has different carbon material properties depending on the amount of hydrogen and nitrogen contained, and H / C and N / C by elemental analysis are 0.15 or more and 0.016 or more, respectively. Is preferred. When these values are too low, the formation of the pore structure by activation is inhibited, and a high capacitance is not exhibited.

窒化物の賦活によって窒化反応により導入された窒素が脱離する。このことにより高い静電容量が得られるが、窒化反応後のコークスと賦活後の炭素材料の含有窒素の差が1%以上となっているものが好ましく、より好ましくは1.2%以上、さらに好ましくは1.5%以上である。この含有窒素量の差が1%以下の場合は、形成する細孔が少なく、得られる静電容量が低くなる。   Nitrogen introduced by the nitriding reaction is released by the activation of the nitride. As a result, a high capacitance can be obtained, but it is preferable that the difference in nitrogen content between the coke after the nitriding reaction and the activated carbon material is 1% or more, more preferably 1.2% or more, and further Preferably it is 1.5% or more. When the difference in the nitrogen content is 1% or less, the number of pores to be formed is small, and the resulting capacitance is low.

また、本発明におけるEDLC電極用炭素材料は、窒化処理を高温で行うことから、高密度の電極が得られることを特徴としており、この場合、XRDによって学振法(日本学術振興会炭素材料第117委員会が制定)に基づいて解析した場合の002回折ピークより求められるLc値が大きくなる炭素材料において高密度の電極が得られる。具体的には10nm以上の大きな値を示すものが好ましく、より好ましくは10.5nm、さらに好ましくは11nm以上である。   The carbon material for an EDLC electrode according to the present invention is characterized in that a high-density electrode can be obtained because nitriding is performed at a high temperature. In this case, the Gakushin method (Japan Society for the Promotion of Science carbon material no. A high-density electrode can be obtained in a carbon material having a large Lc value obtained from the 002 diffraction peak when analyzed based on the 117 committee). Specifically, those showing a large value of 10 nm or more are preferable, more preferably 10.5 nm, and still more preferably 11 nm or more.

本発明で用いる含窒素性ガスとしては、室温から反応温度においてガス状となる含窒素化合物であれば使用可能であり、アンモニア、シアン化水素、メチルアミン・エチルアミン・アニリンなどのアミン類、ピリジン・キノリンなどの含窒素芳香族化合物など例示できる。なかでも、反応性やコストの面からアンモニアが好適に使用される。該含窒素性ガスは窒素やアルゴンなどの不活性ガスで希釈してもよく、反応器に導入するガス中の含窒素性ガスの濃度は0.1〜100vol%が好ましく、より好ましくは5〜100vol%、さらに好ましくは30〜100vol%である。   As the nitrogen-containing gas used in the present invention, any nitrogen-containing compound that is gaseous from room temperature to the reaction temperature can be used, such as ammonia, hydrogen cyanide, amines such as methylamine, ethylamine, and aniline, pyridine, quinoline, and the like. And nitrogen-containing aromatic compounds. Of these, ammonia is preferably used in terms of reactivity and cost. The nitrogen-containing gas may be diluted with an inert gas such as nitrogen or argon, and the concentration of the nitrogen-containing gas in the gas introduced into the reactor is preferably 0.1 to 100 vol%, more preferably 5 to 5%. It is 100 vol%, More preferably, it is 30-100 vol%.

窒化反応の温度に関しては、高すぎても低すぎても静電容量が向上しない。高すぎる熱処理温度は炭素網面が発達しすぎてしまい、賦活による細孔構造の形成が阻害されてしまう。低すぎると窒化反応が十分に進行しない。その温度は500〜1000℃が好ましく、より好ましくは600〜900℃、さらに好ましくは600〜850℃である。窒化反応の時間は0.1〜10時間が好ましく、より好ましくは0.1〜4時間、さらに好ましくは0.5〜2時間である。   Regarding the temperature of the nitriding reaction, the capacitance is not improved if it is too high or too low. If the heat treatment temperature is too high, the carbon network surface develops too much and the formation of the pore structure by activation is inhibited. If it is too low, the nitriding reaction will not proceed sufficiently. The temperature is preferably 500 to 1000 ° C, more preferably 600 to 900 ° C, and still more preferably 600 to 850 ° C. The time for the nitriding reaction is preferably 0.1 to 10 hours, more preferably 0.1 to 4 hours, and further preferably 0.5 to 2 hours.

窒化反応装置における反応器の内壁部分を構成する材質は、セラミックスまたはカーボンとするのが好ましい。該反応器のサイズは、例えば円筒形の場合、内径が50mm〜500mm、長さが500mm〜5000mmの範囲が好ましい。内径または断面の最大幅が小さすぎると処理量が不十分であり、大きすぎると易黒鉛化性コークスの熱伝導率が必ずしも高くないので、断面方向の処理温度が不均一となる。長さは短過ぎると処理量が不十分であり、長すぎると管内の圧力損失が大きくなり、流通できるガス量に制約が発生するので好ましくない。   The material constituting the inner wall portion of the reactor in the nitriding reactor is preferably ceramic or carbon. For example, in the case of a cylindrical shape, the reactor preferably has an inner diameter of 50 mm to 500 mm and a length of 500 mm to 5000 mm. If the inner diameter or the maximum width of the cross section is too small, the amount of treatment is insufficient, and if it is too large, the thermal conductivity of the graphitizable coke is not necessarily high, so that the processing temperature in the cross section direction becomes nonuniform. If the length is too short, the amount of treatment is insufficient. If the length is too long, the pressure loss in the pipe increases, and the amount of gas that can be circulated is restricted, which is not preferable.

反応器の形状に制約はなく、その断面が円形、楕円形または多角形状のいずれでもよいが、均一な加熱や易黒鉛化性コークスの速やかな移動の観点から、円形が好ましい。   The shape of the reactor is not limited, and the cross section may be any of a circle, an ellipse, or a polygon, but a circle is preferable from the viewpoint of uniform heating and quick movement of graphitizable coke.

また、含窒素性ガスを流通させる方向は、アップフローまたはダウンフローのいずれでもよく、易黒鉛化性コークスの粒度や処理条件によって適宜選択が可能である。   Further, the direction in which the nitrogen-containing gas is circulated may be either up-flow or down-flow, and can be appropriately selected depending on the particle size of the graphitizable coke and processing conditions.

易黒鉛化性コークスの窒化処理は、加熱装置、ガス導入部、ガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した窒化反応装置を用いる。該窒化反応装置は易黒鉛化性コークスを連続的に反応器に投入する装置および連続的に反応器から排出する装置を具備することが好ましい。   For nitriding treatment of graphitizable coke, a nitriding reaction apparatus including a heating apparatus, a gas introduction part, a gas discharge part and a reactor arranged in a vertical shape is used. The nitriding reactor preferably comprises a device for continuously charging graphitizable coke into the reactor and a device for continuously discharging from the reactor.

含窒素性ガスと易黒鉛化性コークスを反応させる際のコークスの形状は限定されるものではないが、窒化反応の効率を上げるためには、細かい粒子となっていることが望ましい。その粒子径は10mm以下が好ましく、より好ましくは3mm以下である。また、反応器内での圧力損失を低減させ、反応器内での処理物の移動を均一に行う目的で、適切なバインダーを選択して適当な粒子径あるいは形状になるように造粒を行っても良い。   The shape of the coke at the time of reacting the nitrogen-containing gas and the graphitizable coke is not limited, but fine particles are desirable to increase the efficiency of the nitriding reaction. The particle diameter is preferably 10 mm or less, more preferably 3 mm or less. In addition, in order to reduce the pressure loss in the reactor and to move the treated material uniformly in the reactor, granulation is performed by selecting an appropriate binder and forming an appropriate particle size or shape. May be.

得られた窒化物は粉砕後に賦活される。窒化物の粉砕方法としてはボールミル、ローラーミル、高速回転ミル、媒体攪拌ミル、ジェットミル等がある。いずれの粉砕機を用いても良く、所望の粒度を得るために複数の粉砕機、分級機を組み合わせて用いてもよい。   The resulting nitride is activated after grinding. As a method for pulverizing nitride, there are a ball mill, a roller mill, a high-speed rotating mill, a medium stirring mill, a jet mill and the like. Any pulverizer may be used, and a plurality of pulverizers and classifiers may be used in combination in order to obtain a desired particle size.

得られる粒径について特に制限はないが、EDLC電極は通常数百μm、厚い場合であっても500μm以下であることから、当然それ以下の粒径である必要がある。また、ハンドリングの観点から、粒径の下限は100nm以上であること好ましい。従って、EDLC電極用炭素材料の前駆体としての窒化物として推奨される粒径は、100nm以上500μm以下、好ましくは200nm以上200μm以下、更に好ましくは500nm以上100μm以下である。   Although there is no particular limitation on the particle size to be obtained, the EDLC electrode is usually several hundred μm, and even when it is thick, it is 500 μm or less. From the viewpoint of handling, the lower limit of the particle size is preferably 100 nm or more. Therefore, the recommended particle size as a nitride as a precursor of the carbon material for EDLC electrodes is 100 nm to 500 μm, preferably 200 nm to 200 μm, and more preferably 500 nm to 100 μm.

高い静電容量を得るためには薬品賦活が好ましい。特にアルカリ金属化合物を用いるアルカリ賦活が好ましい。アルカリ賦活に用いられる賦活剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、塩化カリウム等のアルカリ金属化合物が用いられる。中でも水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、またはこれらの組み合わせが好ましい。   In order to obtain a high capacitance, chemical activation is preferable. In particular, alkali activation using an alkali metal compound is preferred. As an activator used for alkali activation, alkali metal compounds such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, and potassium chloride are used. Of these, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a combination thereof is preferable.

アルカリ賦活の方法や装置は特に限定されないが、1重量部の窒化物に対して1〜6重量部のアルカリ金属化合物を添加し、これらを均一に混合して容器に充填する。混合の方法は、窒化物粒子とアルカリ金属化合物が均一な接触をしていれば、その方法は限られないが、アルカリ金属化合物を粉砕後、ミキサー等で混合する方法、アルカリ金属化合物の水溶液を窒化物粒子に添加する方法等がある。   Although the alkali activation method and apparatus are not particularly limited, 1 to 6 parts by weight of alkali metal compound is added to 1 part by weight of nitride, and these are uniformly mixed and filled into a container. The method of mixing is not limited as long as the nitride particles and the alkali metal compound are in uniform contact, but the method of mixing the alkali metal compound with a mixer after pulverizing the alkali metal compound, There is a method of adding to nitride particles.

窒化物とアルカリ金属化合物の混合物は、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性気体雰囲気下の加熱炉中で、室温から400〜1000℃まで昇温加熱して0.5〜20時間保持される。好ましくは、500〜900℃の温度、より好ましくは600〜800℃の温度で1〜5時間保持される。反応温度は、400℃より低いと反応が進行し難く賦活度が上がらない。水酸化カリウムを用いる場合は1000℃より高いと金属カリウムの析出、飛散等による反応装置の侵食の問題が激しく起こる。   The mixture of nitride and alkali metal compound is heated from room temperature to 400 to 1000 ° C. in a heating furnace under an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas and held for 0.5 to 20 hours. Preferably, it is held at a temperature of 500 to 900 ° C, more preferably at a temperature of 600 to 800 ° C for 1 to 5 hours. When the reaction temperature is lower than 400 ° C., the reaction hardly proceeds and the activation level does not increase. In the case of using potassium hydroxide, if it is higher than 1000 ° C., the problem of erosion of the reaction apparatus due to precipitation or scattering of metallic potassium is severe.

上記賦活処理後、塩酸で中和洗浄して水で中性になるまで洗浄を行うことによりEDLC電極用炭素材料が得られる。   After the activation treatment, the carbon material for an EDLC electrode is obtained by performing neutralization washing with hydrochloric acid and washing with water until neutrality.

次に、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited at all by these Examples.

実施例1
弗化水素および三弗化硼素の共存下、ナフタレンを重合させてピッチ(メトラー法による軟化点:283℃、炭素化物の光学異方性:100%、黒鉛化物のLc値:>100nm)を合成した。
次に、高さ400mm、底面400mm×400mmのステンレス製角型容器の中に、該ピッチ1000gを仕込み、縦型炉中、窒素雰囲気下730℃まで昇温して、この温度で1時間保持してコークスを得た。このときの膨張倍率は2500%であり、該コークスの1μm以下の細孔容積は0.11cc/gであった。該コークスのH/Cは0.309であり、真密度は1.49g/ccであった。
該コークスを粒径2mm以下に粗粉砕し、コークス600gに対して、カルボキシルセルロースアンモニウム塩(CMC)を3重量%溶解したバインダー水溶液400gを加え、約10mmのサイズに造粒を行った。
図2に示したような縦型連続窒化反応装置(炉心管:アルミナ製、内径50mm、高さ1500mm、加熱装置:電気炉、加熱帯1000mm)を用い、該造粒済みコークスを毎時1kg、炉内滞留時間2時間で上から下に移動させ、下部より100vol%アンモニアガスを毎時0.13m流通させながら、コークスの窒化処理を実施した。炉内の温度は750℃に保った。得られた窒化物のH/C、N/Cは、それぞれは0.169、0.0449であった。
1重量部の該窒化物の粉末(32μm以下に粉砕)と1.8重量部の95%水酸化カリウムとを均一に混合し、窒素雰囲気下5℃/分で750℃まで昇温し、この温度で3時間保持した。室温まで冷却したのちメタノール−水混合液中に投入し、濾液が中性になるまで0.1mol/L塩酸水溶液による酸洗浄、濾過、水洗を繰り返した。窒化物と得られた炭素材料の窒素含有量差は4.3%であり、該炭素材料のLcは11.7nmであった。
該炭素材料を、炭素材料:導電性フィラー(デンカブラック):結着剤(テフロン(登録商標))の重量比80:10:10で混合し電極を作製した。電極評価はアルミ製2極式セルを用い、一対の電極の間に紙製セパレータを挟みセルに収容した。電解液はトリエチルメチルアンモニウムテトラフルオロボレート((CCHNBF)を1.8mol/L溶解したプロピレンカーボネートを用いた。
アルゴンガス雰囲気中、室温下、100mA/gの定電流で電圧2.7Vまで充電し、さらに2.7Vで2時間充電を行った後、100mA/gの定電流で0Vまで放電し、放電された電気量から静電容量を算出した。静電容量は正負極両極中の炭素重量(活性炭およびアセチレンブラック)を基準とし、下式に従って算出した。また、体積当たりの静電容量Cv(F/cc)は重量当たりの静電容量Cw(F/g)に電極の密度を乗ずることにより算出した。
(式)静電容量Cw(F/g)=放電電気量(AH/g)×3600/2.7
その結果、重量当り静電容量39.3F/g、体積当り静電容量41.6F/cc、電極密度1.06g/ccと優れた値を示した。
Example 1
In the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride, naphthalene is polymerized to synthesize pitch (softening point by Mettler method: 283 ° C., optical anisotropy of carbonized product: 100%, Lc value of graphitized product:> 100 nm) did.
Next, 1000 g of the pitch is placed in a stainless steel square container having a height of 400 mm and a bottom surface of 400 mm × 400 mm, heated in a vertical furnace to 730 ° C. in a nitrogen atmosphere, and held at this temperature for 1 hour. I got coke. The expansion ratio at this time was 2500%, and the pore volume of 1 μm or less of the coke was 0.11 cc / g. The coke had an H / C of 0.309 and a true density of 1.49 g / cc.
The coke was coarsely pulverized to a particle size of 2 mm or less, and 400 g of an aqueous binder solution in which 3% by weight of carboxycellulose ammonium salt (CMC) was dissolved was added to 600 g of coke, and granulated to a size of about 10 mm.
A vertical continuous nitriding reactor (furnace core tube: made of alumina, inner diameter 50 mm, height 1500 mm, heating device: electric furnace, heating zone 1000 mm) as shown in FIG. 2 is used, and the granulated coke is heated at 1 kg per hour. Coke nitriding was carried out while moving from the top to the bottom with an internal residence time of 2 hours, and flowing 100 vol% ammonia gas from the bottom at a rate of 0.13 m 3 per hour. The temperature in the furnace was kept at 750 ° C. H / C and N / C of the obtained nitride were 0.169 and 0.0449, respectively.
1 part by weight of the nitride powder (pulverized to 32 μm or less) and 1.8 parts by weight of 95% potassium hydroxide were uniformly mixed, and the temperature was raised to 750 ° C. at 5 ° C./min under a nitrogen atmosphere. Hold at temperature for 3 hours. After cooling to room temperature, the mixture was poured into a methanol-water mixture, and acid washing with 0.1 mol / L hydrochloric acid aqueous solution, filtration, and water washing were repeated until the filtrate became neutral. The difference in nitrogen content between the nitride and the obtained carbon material was 4.3%, and the Lc of the carbon material was 11.7 nm.
The carbon material was mixed at a weight ratio of carbon material: conductive filler (Denka black): binder (Teflon (registered trademark)) 80:10:10 to prepare an electrode. For electrode evaluation, an aluminum bipolar cell was used, and a paper separator was sandwiched between a pair of electrodes and accommodated in the cell. As the electrolyte, propylene carbonate in which 1.8 mol / L of triethylmethylammonium tetrafluoroborate ((C 2 H 5 ) 3 CH 3 NBF 4 ) was dissolved was used.
Charged to a voltage of 2.7 V at a constant current of 100 mA / g in an argon gas atmosphere at room temperature, further charged for 2 hours at 2.7 V, then discharged to 0 V at a constant current of 100 mA / g. The capacitance was calculated from the amount of electricity. The capacitance was calculated according to the following formula based on the weight of carbon in the positive and negative electrodes (activated carbon and acetylene black). The capacitance Cv (F / cc) per volume was calculated by multiplying the capacitance Cw (F / g) per weight by the electrode density.
(Formula) Capacitance Cw (F / g) = Discharge Electricity (AH / g) × 3600 / 2.7
As a result, the capacitance per weight was 39.3 F / g, the capacitance per volume was 41.6 F / cc, and the electrode density was 1.06 g / cc.

実施例2
実施例1に用いたピッチを、ジルコニアボールを81kg入れたロータリーキルン(内容積0.15m)に連続的に供給し、550℃でコークス化した後、685℃で1時間保持して熱処理した。放冷後、ロータリーキルンから取り出しコークスとジルコニアボールを分離した。該コークスのH/Cは0.295であり、真密度は1.50g/ccであった。
実施例1と同様に該コークスを粒径2mm以下に粗粉砕し、コークス10kgに対して、CMCを3重量%溶解したバインダー水溶液5kgを加え、約10mmのサイズに造粒を行った。
図2に示したような縦型連続窒化反応装置(炉心管:アルミナ製、内径50mm、高さ1500mm、加熱装置:電気炉、加熱帯1000mm)を用い、該造粒済みコークスを毎時1kg、炉内滞留時間2時間で上から下に移動させ、下部より100体積%アンモニアガスを毎時0.13m流通させながら、コークスの窒化処理を実施した。炉内の温度は750℃に保った。
アンモニアと熱処理した後に32μm以下に粉砕した。この窒化処理したコークス(窒化物)のH/C、N/Cは、それぞれは0.164、0.0252であった。該窒化物から実施例1と同様にして炭素材料を得た。窒化物と炭素材料の窒素含有量差は2.3%であり、炭素材料のLcは11.9nmであった。
重量当り静電容量37.3F/g、体積当り静電容量37.3F/cc、電極密度1.00g/ccと優れた値を示した。
Example 2
The pitch used in Example 1 was continuously supplied to a rotary kiln (with an internal volume of 0.15 m 3 ) containing 81 kg of zirconia balls, coked at 550 ° C., and then kept at 685 ° C. for 1 hour for heat treatment. After allowing to cool, the coke and zirconia balls were separated from the rotary kiln. The coke had an H / C of 0.295 and a true density of 1.50 g / cc.
In the same manner as in Example 1, the coke was coarsely pulverized to a particle size of 2 mm or less, and 5 kg of a binder aqueous solution in which 3% by weight of CMC was dissolved was added to 10 kg of coke, and granulated to a size of about 10 mm.
A vertical continuous nitriding reactor (furnace core tube: made of alumina, inner diameter 50 mm, height 1500 mm, heating device: electric furnace, heating zone 1000 mm) as shown in FIG. 2 is used, and the granulated coke is heated at 1 kg per hour. The coke was nitrided while moving from the top to the bottom with an internal residence time of 2 hours and with 100 volume% ammonia gas flowing from the bottom at a rate of 0.13 m 3 per hour. The temperature in the furnace was kept at 750 ° C.
After heat treatment with ammonia, it was pulverized to 32 μm or less. The H / C and N / C of the nitrided coke (nitride) were 0.164 and 0.0252, respectively. A carbon material was obtained from the nitride in the same manner as in Example 1. The difference in nitrogen content between the nitride and the carbon material was 2.3%, and the Lc of the carbon material was 11.9 nm.
The capacitance per weight was 37.3 F / g, the capacitance per volume was 37.3 F / cc, and the electrode density was 1.00 g / cc.

縦型炉の模式図Schematic diagram of vertical furnace 連続式縦型炉の模式図Schematic diagram of continuous vertical furnace

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス導入部またはガス排出部
2 反応器
3 加熱装置
4 ガス排出部またはガス導入部
5 コークス連続投入部
6 ガス導入部またはガス排出部
7 反応器
8 加熱装置
9 ガス排出部またはガス導入部
10 コークス連続排出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas introduction part or gas discharge part 2 Reactor 3 Heating device 4 Gas discharge part or gas introduction part 5 Coke continuous input part 6 Gas introduction part or gas discharge part 7 Reactor 8 Heating device 9 Gas discharge part or gas introduction part 10 Coke continuous discharge unit

Claims (11)

易黒鉛化性コークスを含窒素性ガス流通下で加熱し窒化反応により窒化物とした後に、賦活処理をする炭素材料の製造方法であって、該窒化反応を行うに際し、加熱装置、ガス導入部およびガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した窒化反応装置を用いることを特徴とする電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   A method for producing a carbon material, in which an easily graphitizable coke is heated in a nitrogen-containing gas flow and converted into a nitride by a nitriding reaction, and then subjected to an activation treatment. In performing the nitriding reaction, a heating device, a gas introduction unit And a method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode, comprising using a nitriding reaction apparatus having a gas discharge section and a vertically arranged reactor. 前記窒化反応装置が易黒鉛化性コークスを連続的に反応器に投入する装置および連続的に反応器から排出する装置を具備する請求項1記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the nitriding reactor comprises a device for continuously charging graphitizable coke to the reactor and a device for continuously discharging from the reactor. 前記反応器の内壁部分を構成する材質がセラミックスまたはカーボンである請求項1または2記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to claim 1 or 2, wherein the material constituting the inner wall portion of the reactor is ceramics or carbon. 前記反応器が円筒形であり、その内径が50〜500mm、長さが500〜5000mmである請求項1〜3のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the reactor has a cylindrical shape, and has an inner diameter of 50 to 500 mm and a length of 500 to 5000 mm. 前記含窒素性ガスをアップフローまたはダウンフローで流通させる請求項1〜4のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 4, wherein the nitrogen-containing gas is circulated by upflow or downflow. 前記易黒鉛化性コークスが、つぎの(a)および(b)の工程により製造される請求項1〜5のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。
(a)400℃以上700℃以下の温度に保たれた熱処理装置内に、金属製またはセラミックス製の複数個の粒状物を仕込んで流動させておき、該装置内に原料ピッチを供給して熱処理することにより該粒状物表面にコークスを付着させる工程、
(b)該粒状物表面に付着したコークスを、工程(a)での熱処理温度より高温で、かつ900℃以下の温度に加熱することによりコークスを該粒状物から分離する工程。
The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 5, wherein the graphitizable coke is produced by the following steps (a) and (b).
(A) In a heat treatment apparatus maintained at a temperature of 400 ° C. or more and 700 ° C. or less, a plurality of particles made of metal or ceramics are charged and flown, and a raw material pitch is supplied into the apparatus to perform heat treatment. A step of attaching coke to the surface of the granular material by
(B) The process of isolate | separating coke from this granular material by heating the coke adhering to this granular material surface to the temperature higher than the heat processing temperature in process (a), and 900 degrees C or less.
前記易黒鉛化性コークスが、原料ピッチを500〜1000℃で熱処理し、膨張率1000%以上になるようにして得られ、かつ該易黒鉛化性コークスの水銀圧入法による細孔径1μm以下の細孔容積が0.18cc/g以下である請求項1〜5のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The graphitizable coke is obtained by heat-treating the raw material pitch at 500 to 1000 ° C. so as to have an expansion rate of 1000% or more, and the graphitizable coke has a fine diameter of 1 μm or less by a mercury intrusion method. The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to claim 1, wherein the pore volume is 0.18 cc / g or less. 前記易黒鉛化性コークスが縮合多環炭化水素を弗化水素および三弗化硼素の存在下で重合させて得られるピッチより製造される請求項1〜5のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   6. The electric double layer capacitor according to claim 1, wherein the graphitizable coke is produced from a pitch obtained by polymerizing a condensed polycyclic hydrocarbon in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride. A method for producing a carbon material for an electrode. 前記含窒素性ガスが0.1〜100体積%のアンモニアを含むガスである請求項1〜8のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The method for producing a carbon material for an electric double layer capacitor electrode according to any one of claims 1 to 8, wherein the nitrogen-containing gas is a gas containing 0.1 to 100% by volume of ammonia. 前記賦活処理が1重量部の窒化物に対して1〜6重量部のアルカリ金属化合物を添加し不活性気体気流下400〜1000℃の温度範囲で加熱することによって行われる請求項1〜9のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法。   The activation process is performed by adding 1 to 6 parts by weight of an alkali metal compound to 1 part by weight of nitride and heating in a temperature range of 400 to 1000 ° C under an inert gas stream. The manufacturing method of the carbon material for electric double layer capacitor electrodes in any one. 加熱装置、ガス導入部およびガス排出部を有し縦型に配置された反応器を具備した装置であって、易黒鉛化性コークスを含窒素性ガス流通下で加熱する窒化反応装置。   A nitriding reaction apparatus comprising a heating apparatus, a gas introduction section and a gas discharge section, and a reactor arranged in a vertical shape, wherein the graphitizable coke is heated under a nitrogen-containing gas flow.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010245482A (en) * 2009-04-10 2010-10-28 Jx Nippon Oil & Energy Corp Carbon material for use of electric double-layer capacitor electrode and method for producing same
CN106495146A (en) * 2016-10-27 2017-03-15 安徽安凯汽车股份有限公司 A kind of method that lithium ion battery negative material is prepared as raw material with metallurgical coke
WO2023121127A1 (en) * 2021-12-21 2023-06-29 포스코홀딩스 주식회사 Heater for vertical sintering furnace

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