JP2014118345A - 活性炭素とその製造方法およびそれを含む電気化学キャパシター - Google Patents
活性炭素とその製造方法およびそれを含む電気化学キャパシター Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014118345A JP2014118345A JP2013156438A JP2013156438A JP2014118345A JP 2014118345 A JP2014118345 A JP 2014118345A JP 2013156438 A JP2013156438 A JP 2013156438A JP 2013156438 A JP2013156438 A JP 2013156438A JP 2014118345 A JP2014118345 A JP 2014118345A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- carbide
- sulfonate
- pores
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 177
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 77
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 25
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 13
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- -1 alkylbenzene sulfonate Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 6
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910034327 TiC Inorganic materials 0.000 claims description 5
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 4
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 3
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims description 3
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FICRRRPDDFJBKF-UHFFFAOYSA-N methyl prop-1-yne-1-sulfonate Chemical compound COS(=O)(=O)C#CC FICRRRPDDFJBKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HIURFGKIUTXLCT-UHFFFAOYSA-N propyl naphthalene-1-sulfonate Chemical compound C1=CC=C2C(S(=O)(=O)OCCC)=CC=CC2=C1 HIURFGKIUTXLCT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 claims 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 8
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 4
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 description 2
- 229940077388 benzenesulfonate Drugs 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 6-[5-[[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]methyl]-4,5-dihydro-1,2-oxazol-3-yl]-3H-1,3-benzoxazol-2-one Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)CC1CC(=NO1)C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1 LLQHSBBZNDXTIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000018633 Prunus armeniaca Species 0.000 description 1
- 235000009827 Prunus armeniaca Nutrition 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 239000010903 husk Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002587 poly(1,3-butadiene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
- H01G11/34—Carbon-based characterised by carbonisation or activation of carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
- B01J19/126—Microwaves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/30—Active carbon
- C01B32/312—Preparation
- C01B32/342—Preparation characterised by non-gaseous activating agents
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/004—Details
- H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
- H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）０．３〜５ｎｍの気孔が総気孔体積中の８０％以上であることを特徴とする活性炭素とその製造方法およびそれを電極活物質として含む電気化学キャパシターに関する。
【解決手段】本発明によれば、活性炭素が均一な大きさの細孔を有するため、高率放電特性、高速充放電特性、低温特性が改善され、活性炭素表面の官能基の含量が低いため、高電圧、寿命特性が改善されたスーパーキャパシターおよびリチウムイオンキャパシターを提供することができ、それと共に、活物質の製造工程時間を画期的に短縮して材料費および工程費用を画期的に節減することができる。
【選択図】図２
【解決手段】本発明によれば、活性炭素が均一な大きさの細孔を有するため、高率放電特性、高速充放電特性、低温特性が改善され、活性炭素表面の官能基の含量が低いため、高電圧、寿命特性が改善されたスーパーキャパシターおよびリチウムイオンキャパシターを提供することができ、それと共に、活物質の製造工程時間を画期的に短縮して材料費および工程費用を画期的に節減することができる。
【選択図】図２
Description
本発明は、活性炭素とその製造方法およびそれを含む電気化学キャパシターに関する。
最近、化石エネルギーの枯渇による化石燃料価格の急激な上昇と環境汚染防止のための厳格な排気ガスの規制が次第に強化されることにより、自動車を含む陸上運送車両の開発業者は、代替エネルギーを用いつつ、燃費効率の高い環境に優しい運送車両の開発に力を注いている。
２種以上の動力源を用いるハイブリッド車両および汽車の開発は、短期間内に基盤技術の確保が可能であり、世界の各種規制に現実的に対応可能な車両と評価されることにより、車両開発業者は、従来の内燃機関およびディーゼルエンジンに電動機および電気エネルギー貯蔵装置を追加してエンジンの効率性を高め、回生ブレーキエネルギーを用いて車両の燃費向上と排気ガスの排出を低減できるハイブリッド動力源を活発に開発している傾向である。
このようなエネルギー貯蔵装置としてＮｉ−ＭＨやＬｉ系バッテリーのような２次電池が考慮されているが、２次電池の短寿命、低出力、低温特性の低下による頻繁な交替、繊細な点検が必要であるため、追加のメンテナンス費用がかかるという問題点がある。また、応急状況時に安定性の確保のための過保護回路および各種制御器の装着にもかかわらず、常に爆発および火災の危険性を抱えている。
一方、一般的にスーパーキャパシターあるいはウルトラキャパシターと呼ばれる電気化学キャパシターは、比表面積の大きい素材の表面と電解質の界面にイオンが物理的に吸着および脱着しつつ生成される電気二重層を用いてエネルギーを貯蔵するシステムであって、寿命、充放電効率、広い動作温度範囲、信頼性に優れるため、２次電池の短所を補完できる技術として浮び上がっている。電気化学キャパシターは、Ｌｉ系２次電池のような複雑な保護回路を必要とせず、単純な電圧バランス回路だけを並列に接続して使用可能である。また、充電状態（Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が電圧に直接的に比例するため、残存容量の測定が容易で制御が便利であり、電気化学キャパシターの一種である電気二重層キャパシター（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｏｕｂｌｅ Ｌａｙｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）の場合、極性が変わっても正常に作動し、爆発の危険がない。したがって、頻繁な高出力が求められ、回生ブレーキが多い車両のエンジン補助動力源として、電気化学キャパシターがより好適なエネルギー貯蔵装置として脚光を浴びている。
しかし、大半の電気化学キャパシターは、車両内部の密閉している限定された空間に搭載されなければならず、苛酷な使用環境に適した耐久性も確保しなければならない。特に、数十〜数百キロワットの高出力を供給するために、キャパシター単セルを数個〜数百個直列に接続するか、直列と並列に接続して高電圧のキャパシターモジュールを構成するが、車両搭載が可能となるようにモジュールを軽量化しなければならない。このために単セルの比容量を高め、定格電圧を２．８Ｖ以上に高めて、セルのエネルギー密度を向上させることが重要である。また、ファラッド（Ｆａｒａｄ）当たり０．１ワット〜１０ワット程度の高出力を連続的に供給するためには高出力電極が求められ、そのために電極活物質として活性炭素の内部気孔の中に電解液イオンが容易に移動できるように適した大きさの気孔を有する活性炭素の開発が重要である。
次の図１は、従来方式による活性炭素製造方法を示す工程図である。
これを参照すれば、乾燥を終えた原料に熱を加えて炭化物を製造するステップと、前記炭化物を粉砕するステップと、前記炭化物に酸化性反応ガスを供給しつつ、熱を加えて活性化させるステップと、水素あるいは不活性の雰囲気において還元処理（熱処理）を行うステップと、金属不純物を除去するために洗浄するステップ、および乾燥後に粉砕するステップを経て製造される。
これを参照すれば、乾燥を終えた原料に熱を加えて炭化物を製造するステップと、前記炭化物を粉砕するステップと、前記炭化物に酸化性反応ガスを供給しつつ、熱を加えて活性化させるステップと、水素あるいは不活性の雰囲気において還元処理（熱処理）を行うステップと、金属不純物を除去するために洗浄するステップ、および乾燥後に粉砕するステップを経て製造される。
このような従来方式による活性炭素製造方法は、回転炉や加熱炉などの外部加熱によって各種の炭素材料を炭化した後、酸化性ガスを用いたガス活性化やアルカリ水溶液を用いた薬品活性化を通じて製造した。しかし、このような活性炭素の製造技術は、出発物質の炭化と活性化を通じて比表面積のみを大きくするため、スーパーキャパシターやリチウムイオンキャパシターのような電気化学キャパシターの活物質として適していない。これは、一般的に有機系電解液において実際容量に寄与できる活性炭素の比表面積と気孔体積は、気孔大きさ１ｎｍ以上を有する気孔の分率に依存するが、従来の方法により作られた大半の活性炭素は、容量実現の難しい気孔大きさ１ｎｍ以下を有する気孔が大半を占めているためである。
日本特許公開２００６−１５１７８４号は、フェノール繊維を活性化剤であるアルカリ水溶液に含浸させた後、アルゴンマイクロ波プラズマ加熱を通じた活性炭素製造方法を紹介している。しかし、この方法は、反応性が大きいために火災の可能性が高い強アルカリを用い、反応後の全量回収および反応容器および周辺設備の腐食のために工程および維持費用が高価であり、容量に寄与できる有効気孔の比表面積は増加するが全体比表面積も共に増加して電極充填度が低いため、セルの体積当たり容量が小さくなるという問題点がある。
このように従来の方式によって実際容量に寄与できる均一な大きさの気孔を有する活性炭素を製造するには限界がある。
このように従来の方式によって実際容量に寄与できる均一な大きさの気孔を有する活性炭素を製造するには限界がある。
本発明は、活性炭素の製造時における色々な問題を解決するためのものであり、炭素材料の表面をマイクロ波吸収率が高くなるように界面活性剤を用いて触媒で活性化させた後、マイクロ波加熱によって効果的に均一な大きさの細孔を有しつつ表面官能基の少ない活性炭素とその製造方法を提供することにその目的がある。
また、本発明の他の目的は、前記活性炭素を電極活物質として適用した電気化学キャパシターを提供することにある。
本発明の一例による活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）０．３〜５ｎｍの気孔が総気孔体積中の８０％以上であることを特徴とする。
また、前記活性炭素は、比表面積１０００〜２２００ｍ２／ｇ、総気孔体積０．７〜１．２ｃｃ／ｇの範囲を有する。
また、本発明による前記活性炭素内の官能基の含量は０．１００ｍｅｑ／ｇ以下であってもよい。
前記活性炭素内の不純物の含量は３００ｐｐｍ以下であってもよい。
また、本発明による前記活性炭素内の官能基の含量は０．１００ｍｅｑ／ｇ以下であってもよい。
前記活性炭素内の不純物の含量は３００ｐｐｍ以下であってもよい。
前記不純物は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物であってもよい。
本発明の一実施例による活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）１．２〜２．５ｎｍの気孔が総気孔体積中の３０％以上であることを特徴とする。
本発明の一実施例による活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）１．２〜２．５ｎｍの気孔が総気孔体積中の３０％以上であることを特徴とする。
また、本発明は、前記活性炭素を電極活物質として含む電気化学キャパシターを提供することができる。
前記電極は、陰極および陽極に用いられるものであってもよい。
前記電気化学キャパシターは、スーパーキャパシターまたはリチウムイオンキャパシターであってもよい。
前記電極は、陰極および陽極に用いられるものであってもよい。
前記電気化学キャパシターは、スーパーキャパシターまたはリチウムイオンキャパシターであってもよい。
また、本発明による活性炭素は、炭素材料を炭化させ、その炭化物を１０μｍ以下に粉砕するステップと、前記炭化物を界面活性剤に含浸させ、前記炭化物の表面に触媒を吸着させて炭化物スラリー状態に作るステップと、前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０〜５０％になるように乾燥させるステップと、前記乾燥された炭化物にマイクロ波を照射して活性化させるステップ、および前記触媒を除去するステップを経て製造されてもよい。
前記炭化物は、Ｃ／Ｈモル比が３以上であり、マイクロ波を重量当たり２５ワット以上吸収することが好ましい。
また、前記界面活性剤は、炭化物の重量に対し０．１〜５０重量％で含まれてもよい。
また、前記界面活性剤は、炭化物の重量に対し０．１〜５０重量％で含まれてもよい。
前記界面活性剤は、ソジウムリニアアルキルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｌｉｎｅａｒ ａｌｋｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、ソジウムドデシルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、メチルプロピンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルアミドスルホン酸塩、オレフィンスルホン酸塩、プロピルナフタレンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ナトリウム塩スルホン酸塩、およびリチウム塩スルホン酸塩からなる群から選択される１種以上の陰イオン性界面活性剤が好ましく用いられ得る。
前記触媒は、炭化物の重量に対し０．１〜１００重量％で含まれてもよい。
前記触媒は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物であってもよい。
前記触媒は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物であってもよい。
前記マイクロ波の照射は２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚ、０．３〜５ｋＷの出力条件で２分〜６０分間行われてもよい。
前記活性化は、水蒸気、ＣＯ２ガスの中から選択される１種以上の供給下で行われてもよい。
前記活性化は、水蒸気、ＣＯ２ガスの中から選択される１種以上の供給下で行われてもよい。
本発明によれば、炭化物をサブミクロン大きさに粉砕した後、界面活性剤と触媒を介して表面を活性化させた後、マイクロ波加熱を行って活性炭素粉末の収率を向上させることができる。また、活性炭素粉末が全体的に均一に活性化し、比容量を向上させることができる。活物質の製造工程時間を短縮して材料費および工程費用を画期的に節減することができる。
また、本発明の前記活性炭素を電気化学キャパシターの電極活物質として用いる場合、活性炭素の内部気孔の中に電解液イオンが容易に移動できるように適した大きさの気孔を有するため、高率放電特性、高速充放電特性、低温特性が改善されることができる。
また、活性炭素表面の官能基の含量が低いため、２．８Ｖ以上の高電圧、寿命特性が改善されたスーパーキャパシターを製造することができ、それと共に、リチウムイオンキャパシターの活物質をもって高電圧特性を向上させて、高電圧耐久性を有するリチウムイオンキャパシターを製造することができる。
本発明をより詳細に説明すれば、次の通りである。
本明細書に用いられた用語は特定実施例を説明するために用いられるものであって、本発明を制限するためのものでない。本明細書に用いられたように、単数の形態は文脈上で他の場合を明確に指摘するものでなければ、複数の形態を含んでもよい。また、本明細書に用いられる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及した形状、数字、ステップ、動作、部材、要素、および／またはこれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素、および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
本明細書に用いられた用語は特定実施例を説明するために用いられるものであって、本発明を制限するためのものでない。本明細書に用いられたように、単数の形態は文脈上で他の場合を明確に指摘するものでなければ、複数の形態を含んでもよい。また、本明細書に用いられる場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「含んだ（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及した形状、数字、ステップ、動作、部材、要素、および／またはこれらのグループの存在を特定するものであり、一つ以上の他の形状、数字、動作、部材、要素、および／またはグループの存在または付加を排除するものではない。
本発明は、炭素材料の表面をマイクロ波吸収率が高くなるように活性化させた後、マイクロ波加熱によって効果的に均一な大きさの細孔を有しつつ表面官能基の少ない高品位の活性炭素とその製造方法およびそれを適用した電気化学キャパシターに関するものである。
本発明による活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）０．３〜５ｎｍの気孔が全体気孔体積中の８０％以上であり、より好ましくは１．２〜２．５ｎｍの細孔が全体気孔体積中の３０％以上であることを特徴とする。
本発明による活性炭素は、電気化学キャパシターの電極活物質として用いられるものであり、このために有機電解液イオンが活性炭素の内部気孔の中に容易に移動できるように適した大きさの気孔を有しなければならない。
これは、一般的な有機系電解液において、実際容量は気孔大きさ１ｎｍ以上を有する気孔の分率に依存するためである。従来の方法により作られた大半の活性炭素は、容量実現の難しい１ｎｍ以下の気孔が大半を占めているためである。
しかし、本発明による活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）０．３〜５ｎｍの気孔が全体気孔体積中の８０％以上、好ましくは、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）１．２〜２．５ｎｍの細孔が全体気孔体積中の３０％以上、最も好ましくは、３５％以上含まれるため、有機電解液イオンの移動が容易であるので高容量の実現に寄与することができ、これにより、高率放電特性、高速充放電特性、低温特性が改善されることができる。
また、本発明による活性炭素は、比表面積１０００〜２２００ｍ２／ｇ、気孔体積０．７〜１．２ｃｃ／ｇの範囲を有する。前記比表面積と気孔体積の範囲において活性炭素の見掛け密度が０．４ｇ／ｃｃ以上で活物質の充填密度が高いため、電極体積当たり活物質の含量が増加して、体積当たり電極比容量を向上させて高容量特性を有するので好ましい。
また、本発明による前記活性炭素は、その表面の官能基の含量が０．１００ｍｅｑ／ｇ以下、好ましくは０．６ｍｅｑ／ｇ以内であり、活性炭素表面の官能基の含量が低いため、２．８Ｖ以上の高電圧、寿命特性が改善されたスーパーキャパシターを製造することができ、それと共に、リチウムイオンキャパシターの電極活物質をもって高電圧特性を向上させて、高電圧耐久性を有するリチウムイオンキャパシターを製造することができる。
また、本発明による活性炭素内の不純物の含量は３００ｐｐｍ以下であることにその特徴がある。活性炭素内の不純物の含量が低いので高純度の活性炭素の製造が可能であり、これを電極活物質として用いる場合に容量を改善させることができる。前記不純物は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物であってもよい。
このような本発明による活性炭素は、次の図２の工程図に従って製造することができる。
これを参照すれば、炭素材料を炭化させ、その炭化物を１０μｍ以下に粉砕するステップと、前記炭化物を界面活性剤に含浸させ、前記炭化物の表面に触媒を吸着させて炭化物スラリー状態に作るステップと、前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０〜５０％になるように乾燥させるステップと、前記乾燥された炭化物にマイクロパ波を照射して活性化させるステップ、および前記触媒を除去するステップを経て製造されてもよい。
これを参照すれば、炭素材料を炭化させ、その炭化物を１０μｍ以下に粉砕するステップと、前記炭化物を界面活性剤に含浸させ、前記炭化物の表面に触媒を吸着させて炭化物スラリー状態に作るステップと、前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０〜５０％になるように乾燥させるステップと、前記乾燥された炭化物にマイクロパ波を照射して活性化させるステップ、および前記触媒を除去するステップを経て製造されてもよい。
第１ステップは、活性炭素の製造のための原料を炭化させて炭化物に製造し、前記炭化物を１０μｍ以下に粉砕するステップである。
活性炭素の製造のための原料は、ヤシの皮、アンズの種、もみ殻、おがくず、綿、サトウキビ、その他の植物系の中から選択されるものであり、特に限定されず、前記原料を用いて３００〜８００℃の温度で２〜４時間熱を加えて炭化させる。
活性炭素の製造のための原料は、ヤシの皮、アンズの種、もみ殻、おがくず、綿、サトウキビ、その他の植物系の中から選択されるものであり、特に限定されず、前記原料を用いて３００〜８００℃の温度で２〜４時間熱を加えて炭化させる。
前記製造された炭化物を約１０μｍ以下に粉砕させるが、これは、炭化物の表面と気孔の中に均一に界面活性剤と触媒を含浸させて炭化物の表面を活性化させ、その後、第４ステップにおいてマイクロ波の照射時に炭化物そのものを迅速で均一に高温に加熱して、炭化物の表面と気孔において水蒸気分子が衝突する頻度数を上げることにより、細孔と中気孔を生成することができるためである。それと共に、電極の製造時に求められるサブミクロンレベルに活性炭素を粉砕する時、一般的に活性化後に活性炭素の密度が減少して、粒子が飛散して粉砕が難しく収率が低くなるという問題点を改善するためのものである。
また、前記炭化物は、原料の脂肪族炭化水素が炭化して多重結合炭化水素および芳香族炭化水素に転換し、炭化度を示すＣ／Ｈモル比が３以上であり、マイクロ波を重量当たり２５ワット以上吸収するレベルまで炭化させることが好ましい。
これは、マイクロ波を吸収して化学反応に必要なエネルギーを供給するために炭化度の高い炭素材料を用いることが好ましいためである。炭化度を示すＣ／Ｈモル比が３以上になれば、分子鎖長さの短い多重結合脂肪族および芳香族物質が多いので分子回転が容易であり、それによってマイクロ波を多く吸収することができる。
また、マイクロ波を重量当たり２５ワット以上吸収するレベルまで炭化させることが化学反応に必要なエネルギーを供給するために好ましい。
また、マイクロ波を重量当たり２５ワット以上吸収するレベルまで炭化させることが化学反応に必要なエネルギーを供給するために好ましい。
次のステップは、前記炭化物を界面活性剤に含浸させ、前記炭化物の表面に触媒を吸着させて炭化物スラリー状態に作るステップである。
本発明では、炭化物の表面と気孔に界面活性剤を吸着させ、マイクロ波吸収率の高い触媒を連続的に吸着させて活性化反応サイトを増加させようとした。
本発明では、炭化物の表面と気孔に界面活性剤を吸着させ、マイクロ波吸収率の高い触媒を連続的に吸着させて活性化反応サイトを増加させようとした。
この場合、その後にマイクロ波を照射しつつ酸化性ガスである水蒸気を流入すれば、炭化物そのものの発熱によって炭化物の内部と表面が均一で迅速に加熱され、炭化物の表面と気孔の中にある触媒が活性化する。同時に界面活性剤の作用によって水蒸気の表面張力が低くなって、多量の水蒸気を吸着することができる。したがって、触媒と共に水蒸気がマイクロ波の周波数だけ分子回転および振動をして炭化物の表面と気孔の壁面に衝突して新たに気孔を生成させるか細孔を拡張させるようになり、この過程を通じて最終的に均一な大きさの細孔を有し、炭化物の表面に分布している酸素官能基が除去され、高純度の活性炭素を製造することができる。
これに、超純水溶媒に炭化物の重量比で０．１〜５０ｗｔ％の界面活性剤を溶解させた後に炭化物を沈積させ、炭化物の重量比で０．０１〜１００ｗｔ％の触媒を順次添加してスラリー状態の炭化物を製造する。この時、前記炭化物の気孔の中に界面活性剤と触媒が含浸される間に発生した空気を除去して溶媒の濡れ性を向上させるために常圧あるいは低真空の雰囲気を維持し、また、炭化物の表面と気孔の中に界面活性剤と触媒の均一な分散と吸着のために攪拌器を適用することができる。
前記界面活性剤としては、水溶液において親油部が陰イオンでイオン解離する陰イオン性界面活性剤を主に用いるが、これに限定されるものではない。このような界面活性剤の具体例としては、ソジウムリニアアルキルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｌｉｎｅａｒ ａｌｋｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、ソジウムドデシルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、メチルプロピンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルアミドスルホン酸塩、オレフィンスルホン酸塩、プロピルナフタレンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ナトリウム塩スルホン酸塩、およびリチウム塩スルホン酸塩からなる群から選択される１種以上の陰イオン性界面活性剤が好ましく用いられる。
また、前記触媒は、誘電定数と誘電損失係数が大きくてマイクロ波を容易に吸収して加熱が円滑に行われるか、分極性物質で周波数に該当するだけ分子振動を行って分子間摩擦力によって熱が発生する物質で炭化物の表面を活性化させて反応を促進させる役割を果たす。
このような触媒の具体例を挙げれば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物の触媒が好ましく用いられ得る。
その次のステップは、前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０〜５０％になるように乾燥させ、炭化物の表面を活性化させた粉末を作るステップである。この時、前記炭化物スラリーを完全に乾燥させず、炭化物の気孔の中に含浸された溶媒が３０〜５０％程度残るように乾燥させることが好ましい。
これは、その後のマイクロ波照射時に炭化物そのものの発熱によって炭化物の気孔の中にある水分子が水蒸気に変化し、この水蒸気分子と気孔の中の触媒がマイクロ波の周波数に該当する回数だけ振動して摩擦熱を発生させることにより、炭化物の気孔が全般的に高温で加熱されることで炭化物の気孔壁に高速で衝突する分子が増加して細孔を拡張させる開始剤として活用することができるためである。
その次のステップは、前記乾燥された炭化物にマイクロ波を照射して活性化させるステップである。前記活性化は酸化性雰囲気で行われてもよく、この時、酸化性ガスとして水蒸気単独、あるいは水蒸気とＣＯ２ガスが混合された反応ガスを用いてもよい。
前記マイクロ波は、３００ＭＨｚ〜３０ＧＨｚ周波数範囲で、好ましくはＩＳＭ使用領域である２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚ周波数で０．３〜５ｋＷの出力範囲において、２分〜６０分間照射させることができる。前記マイクロ波反応器としては、石英材質、ニッケルが表面コーティングされた材質、ステンレス材質を用いてもよい。
また、その次は前記触媒を除去するステップであり、触媒を溶かせる酸溶液あるいは塩基性溶液で洗浄し、ｐＨが６〜８の中性になる時まで洗浄する。
最後に、前記結果物を乾燥して最終粉末を得るステップである。粉末の乾燥は、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、遠赤外線乾燥などの様々な方法で乾燥させることができる。
このように製造された本発明の活性炭素は電気化学キャパシターの電極活物質として用いることができる。
前記電極は陰極および陽極に用いられるものであってもよい。
前記電気化学キャパシターはスーパーキャパシターまたはリチウムイオンキャパシターであってもよい。
前記電極は陰極および陽極に用いられるものであってもよい。
前記電気化学キャパシターはスーパーキャパシターまたはリチウムイオンキャパシターであってもよい。
本発明による活性炭素を電極活物質として用いた電気化学キャパシターは、活性炭素が均一な大きさの細孔を有するため、高率放電特性、高速充放電特性、低温特性が改善され、活性炭素表面の官能基の含量が低いため、高電圧、寿命特性が改善されたスーパーキャパシターおよびリチウムイオンキャパシターを提供することができる。
以下にて、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。以下の実施例は、本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されるものとして解釈してはならない。また、以下の実施例では特定化合物を用いて例示したが、これらの均等物を用いた場合においても、同等類似する程度の効果を発揮できることは当業者にとって明らかである。
実施例１：炭化物の製造
原料物質であるヤシの皮を内径が２０ｍｍである石英管反応炉に５ｃｍ高さで充填し、２Ｌ／ｍｉｎ窒素雰囲気で３０℃／ｍｉｎで６００℃までに昇温させた後、その温度で３０分間炭化させた。元素の分析結果、Ｃ／Ｈモル比は３．５であった。
原料物質であるヤシの皮を内径が２０ｍｍである石英管反応炉に５ｃｍ高さで充填し、２Ｌ／ｍｉｎ窒素雰囲気で３０℃／ｍｉｎで６００℃までに昇温させた後、その温度で３０分間炭化させた。元素の分析結果、Ｃ／Ｈモル比は３．５であった。
比較例１〜４：炭化物の製造
炭化物を製造する方法は実施例１と同様であり、炭化温度だけを０℃、３００℃、４００℃、５００℃に異にした。また、元素の分析結果、Ｃ／Ｈモル比は、それぞれの炭化温度において０．６３、１．１０、１．５７、２．７１を示した。
炭化物を製造する方法は実施例１と同様であり、炭化温度だけを０℃、３００℃、４００℃、５００℃に異にした。また、元素の分析結果、Ｃ／Ｈモル比は、それぞれの炭化温度において０．６３、１．１０、１．５７、２．７１を示した。
実験例１：Ｃ／Ｈモル比に応じたマイクロ波吸収電力の関係
活性化工程において炭化物がマイクロ波を吸収する能力を調査するために、炭化度を示すＣ／Ｈモル比が異なる炭化物を製造するために炭化温度を変更しながら前記実施例と比較例による炭化物を製造した。
活性化工程において炭化物がマイクロ波を吸収する能力を調査するために、炭化度を示すＣ／Ｈモル比が異なる炭化物を製造するために炭化温度を変更しながら前記実施例と比較例による炭化物を製造した。
前記実施例１と比較例１〜４により製造された炭化物のＣ／Ｈモル比に応じたマイクロ波吸収電力の関係を測定し、その結果を次の表１と次の図３に示す。炭化物のＣ、Ｈ、Ｎ元素は元素分析器を使って乾燥試料を基準に測定し、Ｃ／Ｈモル比は元素の分析結果から計算した。
前記表１と次の図３の結果のように、Ｃ／Ｈモル比が３．０以上である炭化物（実施例１）は、Ｃ／Ｈモル比が３．０未満である炭化物（比較例１〜４）に比べて、マイクロ波吸収電力が高いことが分かる。このような結果から、炭化物のＣ／Ｈモル比に応じてマイクロ波の吸収能力が相異することが分かり、所望のレベルのマイクロ波吸収電力（重量当たり２５ワット以上）を有するためには、炭化物のＣ／Ｈモル比が３．０以上にならなければならないことを確認することができた。
実施例２：活性炭素の製造
次の図２のような工程に従って活性炭素を製造した。先ず、実施例１により製造され、Ｃ／Ｈモル比が３．５である炭化物を準備し、炭化物を１０μｍに粉砕させた。
その次、超純水に前記炭化物の重量比で５重量％のソジウム系スルホン酸塩界面活性剤を溶解させた溶液に前記粉砕した炭化物を含浸させた。
次の図２のような工程に従って活性炭素を製造した。先ず、実施例１により製造され、Ｃ／Ｈモル比が３．５である炭化物を準備し、炭化物を１０μｍに粉砕させた。
その次、超純水に前記炭化物の重量比で５重量％のソジウム系スルホン酸塩界面活性剤を溶解させた溶液に前記粉砕した炭化物を含浸させた。
また、超純水に前記炭化物の重量比で２５重量％のＳｉＣ触媒を添加し、前記炭化物の表面および気孔に前記触媒を吸着させて炭化物スラリーに製造した。この時、Ｔ．Ｋホモミキサー高速攪拌器によって２０００ｒｐｍで３０分間攪拌させた。
その次、前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０％になるように乾燥させて炭化物粉末に製造した。前記乾燥された炭化物粉末に水蒸気を供給して、２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚ周波数で０．６ｋＷの出力範囲において、５分間マイクロ波を照射して活性化させた。
前記粉末内に残留した触媒を１Ｎ ＨＣｌ水溶液で除去し、中性になる時まで洗浄した。前記洗浄された粉末を熱風乾燥し、粒子を粉砕して、最終の活性炭素を製造した。
実施例３〜４
マイクロ波の照射時間を各々１５分、３０分に異にすることを除いては、前記実施例２と同様の方法によって活性炭素を製造した。
マイクロ波の照射時間を各々１５分、３０分に異にすることを除いては、前記実施例２と同様の方法によって活性炭素を製造した。
比較例５−６
従来の水蒸気賦活法により製造された商用化した活性炭素を比較例５、化学薬品活性法により製造された商用化した活性炭素を比較例６に用いた。
従来の水蒸気賦活法により製造された商用化した活性炭素を比較例５、化学薬品活性法により製造された商用化した活性炭素を比較例６に用いた。
実験例２：活性炭素の気孔内部の構造確認
比較例５と実施例４により製造された活性炭素の内部構造の模式図を次の図４と５に各々示す。
比較例５と実施例４により製造された活性炭素の内部構造の模式図を次の図４と５に各々示す。
従来方法によって活性化させた比較例５による活性炭素（図４）は、気孔の内部構造が、入口部分は広く、奥に行くほど狭くなる形状を有する。これに対し、本発明の方法により製造された実施例４による活性炭素（図５）は、マイクロ波によって気孔の中の水分子と触媒が振動して気孔内壁を砕いて拡張することで、入口と内部の直径がほぼ等しい構造の気孔を有することが分かる。
実験例３：活性炭素の物性確認
前記実施例２〜４と前記比較例５、比較例６により製造された活性炭素の比表面積と細孔の特性をＢＥＬ Ｊａｐａｎ社のＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘの等温吸着装置を使って測定し、Ｂｏｅｈｍ方法によって活性炭素表面の官能基を測定し、ＸＲＦ（Ｘ−ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）によって不純物の含量を測定し、粒度分析器によって粒子大きさを各々測定した。その結果を次の表２に示す。
前記実施例２〜４と前記比較例５、比較例６により製造された活性炭素の比表面積と細孔の特性をＢＥＬ Ｊａｐａｎ社のＢＥＬＳＯＲＰ−ｍａｘの等温吸着装置を使って測定し、Ｂｏｅｈｍ方法によって活性炭素表面の官能基を測定し、ＸＲＦ（Ｘ−ｒａｙ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）によって不純物の含量を測定し、粒度分析器によって粒子大きさを各々測定した。その結果を次の表２に示す。
前記表２の結果のように、マイクロ波熱処理を３０分間行った実施例４の比表面積は比較例１と同等レベルであるが、総気孔体積が１．２２５３ｃ／ｇで非常に高く、官能基の含量が約０．０９ｍｅｑ／ｇで最も低いものとして観察された。
また、本発明の方法により製造された実施例４の活性炭素は、従来方法により製造された比較例５と６の活性炭素に比べ、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）１．２〜２．５ｎｍの細孔が全体気孔体積中に占める分率が高く、官能基の含量と不純物の含量が低い高純度の粉末を製造できることが分かる。
実施例５〜７：スーパーキャパシターセルの製造
前記実施例２〜４で製造された活性炭素粉末９０ｗｔ％、カーボンブラック系の導電材５ｗｔ％、結合剤としてブタジエン系高分子重合体とカルボキシルメチルセルロース５ｗｔ％を混合した後、超純水を追加してスラリーを製造し、アルミニウム集電体に２００μｍの厚さで塗布した後に乾燥して電極を製造した。
前記実施例２〜４で製造された活性炭素粉末９０ｗｔ％、カーボンブラック系の導電材５ｗｔ％、結合剤としてブタジエン系高分子重合体とカルボキシルメチルセルロース５ｗｔ％を混合した後、超純水を追加してスラリーを製造し、アルミニウム集電体に２００μｍの厚さで塗布した後に乾燥して電極を製造した。
前記乾燥された電極を切断して陽極と陰極を各々準備し、陽極と陰極との間にパルプ系分離膜を挿入してゼリーロールタイプで巻いた後、直径１８ｍｍ、高さ４０ｍｍの外装材に挿入し、最終的に１Ｍ ＴＥＡＢＦ４（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｂｏｒａｔｅ）塩が溶解したＡＮ（Ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）電解液に含浸してスーパーキャパシターセルを製造した。
比較例７〜８
前記比較例５と６で製造された活性炭素粉末を用いることを除いては、前記実施例５〜７と同様の方法によってスーパーキャパシターセルを製造した。
前記比較例５と６で製造された活性炭素粉末を用いることを除いては、前記実施例５〜７と同様の方法によってスーパーキャパシターセルを製造した。
実験例４：スーパーキャパシターセルの性能評価
前記比較例７〜８と実施例５〜７で製造されたセルの性能を調査するために２．８５Ｖ、常温で初期特性を測定し、２．８５Ｖ、８５℃の条件で高温寿命評価を各々実施した。初期特性を測定するためにセルを２．８５Ｖで充電し、０．５Ａで放電して放電容量を求め、それと共に、放電時にＩＲ−ｄｒｏｐからセル抵抗を測定した。そして、耐久性の評価は、各セルを２．８５Ｖ、８５℃で４２時間維持した後、常温で１２時間維持した後にセルの容量減少率、抵抗増加率、セル高さ変化率を各々測定し、その結果を次の表３に示す。
前記比較例７〜８と実施例５〜７で製造されたセルの性能を調査するために２．８５Ｖ、常温で初期特性を測定し、２．８５Ｖ、８５℃の条件で高温寿命評価を各々実施した。初期特性を測定するためにセルを２．８５Ｖで充電し、０．５Ａで放電して放電容量を求め、それと共に、放電時にＩＲ−ｄｒｏｐからセル抵抗を測定した。そして、耐久性の評価は、各セルを２．８５Ｖ、８５℃で４２時間維持した後、常温で１２時間維持した後にセルの容量減少率、抵抗増加率、セル高さ変化率を各々測定し、その結果を次の表３に示す。
前記表３の結果のように、初期特性の測定結果は、比較例７と比較し、マイクロ波熱処理を３０分間行った実施例７の電極比容量が１５．７Ｆ／ｃｃ、抵抗が９．２ｍΩとして優れた初期特性を示す。
また、本発明の方法により製造された活性炭素を電極活物質として含む実施例５〜７のスーパーキャパシターセルは、従来方法により製造された活性炭素を電極活物質として含む比較例７〜８のスーパーキャパシターセルに比べ、高温寿命評価後にも容量減少率と抵抗増加率が顕著に改善されることを確認することができた。
Claims (17)
- 気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）０．３〜５ｎｍの気孔が総気孔体積中の８０％以上であることを特徴とする活性炭素。
- 前記活性炭素は、比表面積１０００〜２２００ｍ２／ｇ、総気孔体積０．７〜１．２ｃｃ／ｇである、請求項１に記載の活性炭素。
- 前記活性炭素内の官能基の含量は０．１００ｍｅｑ／ｇ以下である、請求項１に記載の活性炭素。
- 前記活性炭素内の不純物の含量は３００ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の活性炭素。
- 前記不純物は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物である、請求項４に記載の活性炭素。
- 前記活性炭素は、気孔大きさ（ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ）１．２〜２．５ｎｍの細孔が総気孔体積中の３０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の活性炭素。
- 請求項１による活性炭素を電極活物質として含む電気化学キャパシター。
- 前記電極は陰極または陽極である、請求項７に記載の電気化学キャパシター。
- 前記電気化学キャパシターは、スーパーキャパシターまたはリチウムイオンキャパシターである、請求項７に記載の電気化学キャパシター。
- 炭素材料を炭化させ、その炭化物を１０μｍ以下に粉砕するステップと、
前記炭化物を界面活性剤に含浸させ、前記炭化物の表面に触媒を吸着させて炭化物スラリー状態に作るステップと、
前記炭化物スラリー内の水分の含量が３０〜５０％になるように乾燥させるステップと、
前記乾燥した炭化物にマイクロ波を照射して活性化させるステップ、および
前記触媒を除去するステップを含む活性炭素の製造方法。 - 前記炭化物は、Ｃ／Ｈモル比が３以上であり、マイクロ波を重量当たり２５ワット以上吸収する、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記界面活性剤は、炭化物の重量に対し０．１〜５０重量％で含まれる、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記界面活性剤は、ソジウムリニアアルキルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｌｉｎｅａｒ ａｌｋｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、ソジウムドデシルベンゼンスルホネート（Ｓｏｄｉｕｍ ｄｏｄｅｃｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ ｓｕｌｐｈｏｎａｔｅ）、メチルプロピンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルアミドスルホン酸塩、オレフィンスルホン酸塩、プロピルナフタレンスルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、メラミンスルホン酸塩、ナトリウム塩スルホン酸塩、およびリチウム塩スルホン酸塩からなる群から選択される１種以上の陰イオン性界面活性剤である、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記触媒は、炭化物の重量に対し０．１〜１００重量％で含まれる、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記触媒は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｋ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｏｓ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｗ、Ｖ、ＳｉＣ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＮａＣｌ、フェライト（Ｆｅｒｒｉｔｅ）、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３からなる群から選択される１種以上の金属または酸化物である、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記マイクロ波の照射は、２．４５ＧＨｚ±５０ＭＨｚ、０．３〜５ｋＷ出力条件において２分〜６０分間行われる、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
- 前記活性化は、
水蒸気、ＣＯ２ガスの中から選択される１種以上の供給下で行われる、請求項１０に記載の活性炭素の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2012-0146427 | 2012-12-14 | ||
| KR1020120146427A KR102097334B1 (ko) | 2012-12-14 | 2012-12-14 | 활성 탄소, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 전기화학 캐패시터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014118345A true JP2014118345A (ja) | 2014-06-30 |
Family
ID=50974374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013156438A Pending JP2014118345A (ja) | 2012-12-14 | 2013-07-29 | 活性炭素とその製造方法およびそれを含む電気化学キャパシター |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140177136A1 (ja) |
| JP (1) | JP2014118345A (ja) |
| KR (1) | KR102097334B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019069866A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-05-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 活性炭の製造方法 |
| CN111883369A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-03 | 南京林业大学 | 基于负载TiO2杏壳活性炭电极的超级电容器制备方法 |
Families Citing this family (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8367881B2 (en) | 2011-05-09 | 2013-02-05 | Cool Planet Biofuels, Inc. | Method for biomass fractioning by enhancing biomass thermal conductivity |
| US10640429B2 (en) | 2011-06-06 | 2020-05-05 | Cool Planet Energy System, Inc. | Methods for application of biochar |
| US12054440B2 (en) | 2011-06-06 | 2024-08-06 | Carbon Technology Holdings, LLC | Method for application of biochar in turf grass and landscaping environments |
| US12084392B2 (en) | 2011-06-06 | 2024-09-10 | Carbon Technology Holdings, LLC | Treated biochar for use in water treatment systems |
| US9493379B2 (en) | 2011-07-25 | 2016-11-15 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Method for the bioactivation of biochar for use as a soil amendment |
| US10550044B2 (en) | 2011-06-06 | 2020-02-04 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochar coated seeds |
| US11214528B2 (en) | 2011-06-06 | 2022-01-04 | Carbon Technology Holdings, LLC | Treated biochar for use in water treatment systems |
| US10059634B2 (en) | 2011-06-06 | 2018-08-28 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochar suspended solution |
| US9809502B2 (en) | 2011-06-06 | 2017-11-07 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Enhanced Biochar |
| US10322389B2 (en) | 2014-10-01 | 2019-06-18 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochar aggregate particles |
| US10392313B2 (en) | 2011-06-06 | 2019-08-27 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Method for application of biochar in turf grass and landscaping environments |
| US8317891B1 (en) | 2011-06-06 | 2012-11-27 | Cool Planet Biofuels, Inc. | Method for enhancing soil growth using bio-char |
| US11279662B2 (en) | 2011-06-06 | 2022-03-22 | Carbon Technology Holdings, LLC | Method for application of biochar in turf grass and landscaping environments |
| US10252951B2 (en) | 2011-06-06 | 2019-04-09 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochars and biochar treatment processes |
| US10233129B2 (en) | 2011-06-06 | 2019-03-19 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Methods for application of biochar |
| US8568493B2 (en) | 2011-07-25 | 2013-10-29 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Method for producing negative carbon fuel |
| US10118870B2 (en) | 2011-06-06 | 2018-11-06 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Additive infused biochar |
| US10173937B2 (en) | 2011-06-06 | 2019-01-08 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochar as a microbial carrier |
| US9216916B2 (en) | 2013-10-25 | 2015-12-22 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | System and method for purifying process water produced from biomass conversion to fuels |
| US10696603B2 (en) | 2011-06-06 | 2020-06-30 | Carbon Technology Holdings, LLC | Mineral solubilizing microorganism infused biochars |
| US9980912B2 (en) | 2014-10-01 | 2018-05-29 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochars for use with animals |
| US9779885B2 (en) | 2012-11-09 | 2017-10-03 | Corning Incorporated | Method of pre-doping a lithium ion capacitor |
| US9552930B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-01-24 | Corning Incorporated | Anode for lithium ion capacitor |
| CA2963444C (en) | 2014-10-01 | 2023-12-05 | Cool Planet Energy Systems, Inc. | Biochars and biochar treatment processes |
| US11426350B1 (en) | 2014-10-01 | 2022-08-30 | Carbon Technology Holdings, LLC | Reducing the environmental impact of farming using biochar |
| US10870608B1 (en) | 2014-10-01 | 2020-12-22 | Carbon Technology Holdings, LLC | Biochar encased in a biodegradable material |
| US11097241B2 (en) | 2014-10-01 | 2021-08-24 | Talipot Cool Extract (Ip), Llc | Biochars, biochar extracts and biochar extracts having soluble signaling compounds and method for capturing material extracted from biochar |
| US11053171B2 (en) | 2014-10-01 | 2021-07-06 | Carbon Technology Holdings, LLC | Biochars for use with animals |
| US10472297B2 (en) | 2014-10-01 | 2019-11-12 | Cool Planet Energy System, Inc. | Biochars for use in composting |
| KR101964068B1 (ko) | 2014-11-03 | 2019-04-01 | 주식회사 엘지화학 | 도전제의 제조방법, 이로부터 제조된 도전제 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
| US10068715B2 (en) * | 2014-12-12 | 2018-09-04 | Corning Incorporated | Activated carbon and electric double layer capacitor thereof |
| US9607778B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-03-28 | Corning Incorporated | Poly-vinylidene difluoride anode binder in a lithium ion capacitor |
| US9672992B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-06-06 | Corning Incorporated | Coke sourced anode for lithium ion capacitor |
| US9679704B2 (en) | 2015-01-30 | 2017-06-13 | Corning Incorporated | Cathode for a lithium ion capacitor |
| US9911545B2 (en) | 2015-01-30 | 2018-03-06 | Corning Incorporated | Phenolic resin sourced carbon anode in a lithium ion capacitor |
| KR102337542B1 (ko) * | 2017-05-15 | 2021-12-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 전극 재료, 전극 재료를 이용한 전기 화학 소자 및 이의 제조 방법 |
| KR102337540B1 (ko) * | 2017-06-08 | 2021-12-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 전기 이중층 커패시터 및 이의 제조 방법 |
| CN107500287B (zh) * | 2017-08-04 | 2020-02-18 | 北海和荣活性炭科技有限责任公司 | 一种高比表面积活性炭的生产方法 |
| CN107958795A (zh) * | 2017-11-18 | 2018-04-24 | 五河县绍峰电器有限公司 | 一种用于超级电容器的电极 |
| US11866329B2 (en) | 2017-12-15 | 2024-01-09 | Talipot Cool Extract (Ip), Llc | Biochars, biochar extracts and biochar extracts having soluble signaling compounds and method for capturing material extracted from biochar |
| JP2022522530A (ja) * | 2019-03-25 | 2022-04-19 | セルモビリティ・インコーポレイテッド | 金属発泡体キャパシタおよびスーパーキャパシタ |
| CN110038604B (zh) * | 2019-05-10 | 2022-07-19 | 辽宁大学 | CuCo/Ti3C2Tx复合材料及其制备方法和应用 |
| CN110357092A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-10-22 | 宁波中车新能源科技有限公司 | 一种超级电容器用活性炭及其制备方法和应用 |
| CN111573670A (zh) * | 2020-04-04 | 2020-08-25 | 大连理工大学 | 一种纤维素基多孔炭的制备方法及其应用 |
| CN111606328B (zh) * | 2020-06-28 | 2022-02-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种储能碳材料的制备方法、超级电容器及储能碳材料 |
| CN112023910B (zh) * | 2020-09-23 | 2023-03-28 | 西安凯立新材料股份有限公司 | 直链双键加氢催化剂的制备方法和应用 |
| US20210039066A1 (en) * | 2020-10-29 | 2021-02-11 | Chin-San Hsieh | Process of making substrate with activated carbon |
| KR102534521B1 (ko) * | 2021-06-30 | 2023-05-26 | 주식회사 더카본스튜디오 | 다공성 탄소 담지체, 다공성 탄소 담지체 제조방법 및 이를 이용한 연료전지용 촉매 |
| JP2024523944A (ja) * | 2021-06-30 | 2024-07-02 | ザ カーボン スタジオ インコーポレイテッド | 多孔性カーボン担体、多孔性カーボン担体の製造方法及びこれを用いた燃料電池用触媒 |
| CN114275763A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-04-05 | 天津大学 | 一种低温去除多孔炭中微量氧的方法 |
| US11961668B2 (en) | 2022-04-13 | 2024-04-16 | Imam Abdulrahman Bin Faisal University | Vanadium doped cobalt nickel spinel ferrite-based nanocomposite electrodes |
| KR102636378B1 (ko) * | 2022-11-30 | 2024-02-14 | (주)스마트코리아 | 리튬이차전지용 고성능 실리콘 음극소재 제조를 위한 탄소지지체 및 이의 제조방법 |
| CN117138523B (zh) * | 2023-11-01 | 2024-01-05 | 廊坊碧莹环保技术服务有限公司 | 一种VOCs废气治理技术用的VOCs脱除装置 |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5650107A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-07 | Toho Rayon Co Ltd | Manufacture of fibrous activated carbon |
| JPH07232908A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-09-05 | Westvaco Corp | 微細孔活性炭とその製造方法 |
| WO1996030318A1 (fr) * | 1995-03-30 | 1996-10-03 | Nippon Sanso Corporation | Matiere carbonee poreuse, procede de production de ladite matiere et utilisation de cette derniere |
| JPH09309714A (ja) * | 1996-05-22 | 1997-12-02 | Heiyou Shoji Kk | 炭材の活性改質方法及びこれに用いる装置 |
| JP2000034114A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Kubota Corp | 炭化及び活性炭製造方法 |
| JP2006089344A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Kanac Corp | ハイブリッド反応炉とそれを利用した高機能材料の製造方法 |
| JP2007266064A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| JP2008060282A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Seiko Instruments Inc | 電気二重層キャパシタ |
| JP2008222551A (ja) * | 2002-04-22 | 2008-09-25 | Kuraray Chem Corp | 活性炭の製造方法 |
| JP2010517920A (ja) * | 2007-02-14 | 2010-05-27 | ラドヤード， ライル イストバン， | 活性炭を形成する方法 |
| JP2010265134A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | 多孔質炭素材料の製造方法 |
| US20110002086A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Feaver Aaron M | Ultrapure synthetic carbon materials |
| JP2011011935A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | 活性炭の製造方法、および該製造方法により得られた活性炭を用いた電気二重層キャパシタ |
| US20110294661A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Kishor Purushottam Gadkaree | Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors |
| US20110312485A1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | The Governors Of The University Of Alberta | Method for preparation of activated carbon |
| US20120177923A1 (en) * | 2012-03-20 | 2012-07-12 | Haycarb PLC | Low ash activated carbon and methods of making same |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05209322A (ja) * | 1991-06-19 | 1993-08-20 | Morinobu Endo | ピッチ系活性炭素繊維 |
| US5788341A (en) * | 1995-06-06 | 1998-08-04 | Itt Automotive Electrical Systems, Inc. | Vehicle brake |
| JP2006151784A (ja) | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Fumihiko Yazaki | マイクロ波プラズマ加熱を用いたアルカリ賦活法による活性炭の製造法 |
| JP5523102B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2014-06-18 | キュレーターズ オブ ザ ユニバーシティ オブ ミズーリ | 高表面積炭素及びその製造方法 |
| KR20070039526A (ko) * | 2007-01-03 | 2007-04-12 | 오사까 가스 가부시키가이샤 | 전기2중층 커패시터용 활성탄, 전기2중층 커패시터용활성탄전극 및 그것을 이용한 전기2중층 커패시터 |
| JP2008247627A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Nippon Steel Chem Co Ltd | 炭素材料の製造方法および炭素材料ならびに電気二重層キャパシタ |
| KR101477802B1 (ko) * | 2008-02-05 | 2014-12-31 | 지에스칼텍스 주식회사 | 전극용 활성탄, 그의 제조방법 및 상기 활성탄을 포함하는연수기 |
-
2012
- 2012-12-14 KR KR1020120146427A patent/KR102097334B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-07-29 JP JP2013156438A patent/JP2014118345A/ja active Pending
- 2013-12-13 US US14/106,204 patent/US20140177136A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5650107A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-07 | Toho Rayon Co Ltd | Manufacture of fibrous activated carbon |
| JPH07232908A (ja) * | 1993-10-25 | 1995-09-05 | Westvaco Corp | 微細孔活性炭とその製造方法 |
| WO1996030318A1 (fr) * | 1995-03-30 | 1996-10-03 | Nippon Sanso Corporation | Matiere carbonee poreuse, procede de production de ladite matiere et utilisation de cette derniere |
| JPH09309714A (ja) * | 1996-05-22 | 1997-12-02 | Heiyou Shoji Kk | 炭材の活性改質方法及びこれに用いる装置 |
| JP2000034114A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Kubota Corp | 炭化及び活性炭製造方法 |
| JP2008222551A (ja) * | 2002-04-22 | 2008-09-25 | Kuraray Chem Corp | 活性炭の製造方法 |
| JP2006089344A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Kanac Corp | ハイブリッド反応炉とそれを利用した高機能材料の製造方法 |
| JP2007266064A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Honda Motor Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| JP2008060282A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Seiko Instruments Inc | 電気二重層キャパシタ |
| JP2010517920A (ja) * | 2007-02-14 | 2010-05-27 | ラドヤード， ライル イストバン， | 活性炭を形成する方法 |
| JP2010265134A (ja) * | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | 多孔質炭素材料の製造方法 |
| JP2011011935A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Kansai Coke & Chem Co Ltd | 活性炭の製造方法、および該製造方法により得られた活性炭を用いた電気二重層キャパシタ |
| US20110002086A1 (en) * | 2009-07-01 | 2011-01-06 | Feaver Aaron M | Ultrapure synthetic carbon materials |
| US20110294661A1 (en) * | 2010-05-27 | 2011-12-01 | Kishor Purushottam Gadkaree | Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors |
| US20110312485A1 (en) * | 2010-06-18 | 2011-12-22 | The Governors Of The University Of Alberta | Method for preparation of activated carbon |
| US20120177923A1 (en) * | 2012-03-20 | 2012-07-12 | Haycarb PLC | Low ash activated carbon and methods of making same |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| LU WEI ET AL.: "Hydrothermal Carbonization of Abundant Renewable Natural Organic Chemicals for High-Performance Supe", ADVANCED ENERGY MATERIALS, vol. 1, no. 3, JPN6017025033, 22 March 2011 (2011-03-22), pages 356 - 361, XP055376725, ISSN: 0003744299, DOI: 10.1002/aenm.201100019 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019069866A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-05-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 活性炭の製造方法 |
| JP6999131B2 (ja) | 2017-10-05 | 2022-01-18 | 大阪瓦斯株式会社 | 活性炭の製造方法 |
| CN111883369A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-03 | 南京林业大学 | 基于负载TiO2杏壳活性炭电极的超级电容器制备方法 |
| CN111883369B (zh) * | 2020-06-28 | 2022-04-19 | 南京林业大学 | 基于负载TiO2杏壳活性炭电极的超级电容器制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140077519A (ko) | 2014-06-24 |
| KR102097334B1 (ko) | 2020-04-06 |
| US20140177136A1 (en) | 2014-06-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2014118345A (ja) | 活性炭素とその製造方法およびそれを含む電気化学キャパシター | |
| Zhang et al. | Hierarchically porous N‐doped carbon fibers as a free‐standing anode for high‐capacity potassium‐based dual‐ion battery | |
| Wang et al. | Space‐confined yolk‐shell construction of Fe3O4 nanoparticles inside N‐doped hollow mesoporous carbon spheres as bifunctional electrocatalysts for long‐term rechargeable zinc–air batteries | |
| Yang et al. | Bismuth Nanoparticles Embedded in Carbon Spheres as Anode Materials for Sodium/Lithium‐Ion Batteries | |
| Shi et al. | Controllable Construction of Bifunctional Co x P@ N, P‐Doped Carbon Electrocatalysts for Rechargeable Zinc–Air Batteries | |
| Hasegawa et al. | Hard carbon anodes for Na‐ion batteries: toward a practical use | |
| Xu et al. | Porous graphitic carbon loading ultra high sulfur as high-performance cathode of rechargeable lithium–sulfur batteries | |
| Qiao et al. | Activated biochar derived from peanut shells as the electrode materials with excellent performance in Zinc-air battery and supercapacitance | |
| JP5191483B2 (ja) | 多孔性伝導カーボン物質とその使用 | |
| EP1168389B1 (en) | Activated carbon material, process for producing the same and electric double layer capacitor employing the same | |
| Yu et al. | Double‐Layer MnCo2S4@ Ni‐Co‐S Core/Shell Nanostructure on Nickel Foam for High‐Performance Supercapacitor | |
| Zhu et al. | Cobalt oxide nanoparticles embedded in N‐doped porous carbon as an efficient electrode for supercapacitor | |
| Lim et al. | Porous 3D carbon decorated Fe 3 O 4 nanocomposite electrode for highly symmetrical supercapacitor performance | |
| Ma et al. | Excellent Compatibility of the Gravimetric and Areal Capacitances of an Electric‐Double‐Layer Capacitor Configured with S‐Doped Activated Carbon | |
| Yang et al. | N-doped mesoporous carbons: from synthesis to applications as metal-free reduction catalysts and energy storage materials | |
| Abbas et al. | Multiwall carbon nanotubes derived from plastic packaging waste as a high‐performance electrode material for supercapacitors | |
| Liang et al. | Hierarchical nanoarchitectonics of ordered mesoporous carbon from lignin for high-performance supercapacitors | |
| Wen et al. | Nitrogen/oxygen enriched hierarchical porous carbons derived from waste peanut shells boosting performance of supercapacitors | |
| He et al. | The impacts of nitrogen doping on the electrochemical hydrogen storage in a carbon | |
| JP2009224391A (ja) | リチウムイオンキャパシタ用正極材およびリチウムイオンキャパシタ | |
| Chen et al. | Pre‐Oxidation Strategy Transforming Waste Foam to Hard Carbon Anodes for Boosting Sodium Storage Performance | |
| Li et al. | Micropore‐Rich Yolk‐Shell N‐doped Carbon Spheres: An Ideal Electrode Material for High‐Energy Capacitive Energy Storage | |
| Qiao et al. | Highly efficient oxygen electrode catalyst derived from chitosan biomass by molten salt pyrolysis for zinc-air battery | |
| Amar et al. | Catalytic HTL‐derived biochar and sol‐gel synthesized (Mn, Ti)‐oxides for asymmetric supercapacitors | |
| Li et al. | Natural Okra Shells Derived Nitrogen‐Doped Porous Carbon to Regulate Polysulfides for High‐Performance Lithium–Sulfur Batteries |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160527 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170629 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170711 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180227 |