JP6535345B2 - スーパーキャパシタ電極用のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物、エアロゲル及び多孔質炭素、並びにその製造方法 - Google Patents
スーパーキャパシタ電極用のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物、エアロゲル及び多孔質炭素、並びにその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6535345B2 JP6535345B2 JP2016560914A JP2016560914A JP6535345B2 JP 6535345 B2 JP6535345 B2 JP 6535345B2 JP 2016560914 A JP2016560914 A JP 2016560914A JP 2016560914 A JP2016560914 A JP 2016560914A JP 6535345 B2 JP6535345 B2 JP 6535345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aqueous
- gelled
- polymer composition
- crosslinked
- aqueous polymer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- 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
-
- 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
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- 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
- C01B32/354—After-treatment
- C01B32/382—Making shaped products, e.g. fibres, spheres, membranes or foam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0061—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof characterized by the use of several polymeric components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
- H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-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
-
- 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
- C01P2006/14—Pore volume
-
- 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
- C01P2006/40—Electric properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
- C08J2201/026—Crosslinking before of after foaming
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
- C08J2201/05—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase
- C08J2201/0504—Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase the liquid phase being aqueous
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2205/00—Foams characterised by their properties
- C08J2205/02—Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
- C08J2205/026—Aerogel, i.e. a supercritically dried gel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08J2361/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
- C08J2361/08—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with monohydric phenols
- C08J2361/10—Phenol-formaldehyde condensates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08J2361/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
- C08J2361/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols with polyhydric phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2433/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
- C08J2433/04—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
- C08J2433/14—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur, or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2439/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2479/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
-
- 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
Description
水溶液を得るために、上述の文献のものと同様のカチオン性高分子電解質及び触媒の存在下で、水にレゾルシノール−ホルムアルデヒド前駆体を溶解させる工程と、
ずり減粘性(rheofluidifying)物理ゲルを形成するプレポリマーを得るために、この溶液が沈降するまでこの溶液をプレポリマー重合させる工程と、
このゲルを形成するこの沈降プレポリマーを、2mm未満の厚さで塗布又は成型する工程と、
多孔質キセロゲルを得るために、この塗布又は成型したゲルを、加湿炉内で架橋及び乾燥させる工程と、
多孔質炭素を得るために、キセロゲルを熱分解する工程と、
によって通例得られる、スーパーキャパシタ電極用の有機エアロゲル、及びモノリス多孔質炭素形態のその熱分解物を提示している。
レゾルシノール−ホルムアルデヒド等の前駆体の水性有機相を、鉱油又は非水溶性有機溶媒中に分散させる工程と、
得られる分散液を加熱する工程と、
非水系有機相を除去するために分離する工程と、
水を有機溶媒(例えばアセトン)と交換する工程と、
有機エアロゲルを得るために、超臨界流体を用いて乾燥させる工程と、
任意に、多孔質炭素を得るために、熱分解させる工程と、
を含む、ミクロ粒子形態の有機エアロゲル粉末を合成する直接的な方法を提示している特許文献6に記載されているような方法を開発することが求められてきた。
0.2%〜3%の重量分率に従って、上記少なくとも1つのカチオン性高分子電解質P、及び/又は、
0.01〜2、好ましくは0.04〜1.3のR/W重量比に従って、上記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)R及び上記水性溶媒W、
を含み得ることが有利である。
(粉末形態のゲルをもたらす試験に関して上述の文献に反して)400m2/gより大きいミクロ多孔性比表面積と、200m2/gより小さいメソ多孔性比表面積とを含む、500m2/g以上の総比表面積、及び/又は、
0.15cm3/gより大きいミクロ孔容積を含む、0.25cm3/g以上の細孔容積、
を有し得る。
a)上記少なくとも1つのカチオン性高分子電解質P、及び酸触媒又は塩基性触媒Cの存在下で、上記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rとホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fとを水性溶媒Wに溶解させ、水溶液を得ることと、
b)a)で得られた溶液を、該溶液が沈降するまで、好ましくは40℃を超える温度、例えば45℃〜70℃の油浴内でプレポリマー重合させ、上記剪断減粘性物理ゲルを形成する沈降プレポリマーを得ることと、
c)上記プレポリマーを、好ましくは20℃未満の温度まで冷却させることと、
d)上記プレポリマーを上記水性溶媒で希釈し、上記ゲルのミクロ粒子の上記水性分散液を形成することと、
e)水性分散液中において、この分散液を加熱することによって上記プレポリマーを架橋させることと、
を含む。
上記少なくとも1つのカチオン性高分子電解質Pが、0.2%〜3%の重量分率により使用され、及び/又は、
上記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)R及び上記水性溶媒Wが、0.01〜2、好ましくは0.04〜1.3のR/W重量比により使用されることが好ましい。
以下の実施例は、本発明による3つのゲル化かつ架橋した未乾燥の組成物G1〜G3、乾燥によりG1〜G3にそれぞれ由来する粉末形態の本発明による3つのエアロゲルAG1〜AG3、エアロゲルAG1〜AG3の熱分解によってそれぞれ得られる本発明による3つの多孔質炭素C1〜C3の調製を、ゲル化かつ架橋した「対照」組成物G0、同様に粉末形態のエアロゲルAG0、及びAG0に由来する多孔質炭素C0と比較して説明する。
Acros Organicsによるレゾルシノール(R)、純度98%、
Acros Organicsによるホルムアルデヒド(F)、純度37%、
炭酸ナトリウム又は塩酸からなる触媒(C)、及び、
ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(P)、純度35%(水溶液W中)、
を、触媒C及び高分子電解質Pの存在下で、レゾルシノールRとホルムアルデヒドFとの重縮合に使用した。
R/W:レゾルシノールと水との重量比、
R/F:レゾルシノールとホルムアルデヒドとのモル比、
R/C:レゾルシノールと触媒とのモル比、及び、
P/R:高分子電解質とレゾルシノールとの重量比、
とする、以下の表1に挙げられる量及び比率により使用した。
a)ゲルG1を調製するために、初めにレゾルシノールをホルムアルデヒドに溶解した。その後これに、炭酸カルシウムの溶液、及びポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)の35%溶液からなる添加剤を15分間撹拌しながら添加した。得られた混合物のpHは6.5程であった。
a)ゲルG2を調製するため、初めにレゾルシノールをホルムアルデヒドに溶解した。その後これに、炭酸カルシウムの溶液、及びポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)の35%溶液からなる添加剤を15分間撹拌しながら添加した。得られた混合物のpHは6.5であった。
a)ゲルG3を調製するため、初めにレゾルシノールを水に溶解した。その後これに、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)の35%溶液からなる添加剤、次にホルムアルデヒド、最後にHCl触媒を添加した。その後、混合物を15分間撹拌した。得られた混合物のpHは1.8であった。
Claims (19)
- 乾燥によって非モノリス有機エアロゲルを形成することができるゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物であって、
該水性高分子組成物が、水性溶媒Wに溶解された、ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rとホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fと少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質Pとの重縮合から少なくとも部分的に得られ、
前記水性高分子組成物が、水性媒体中で架橋する剪断減粘性物理ゲルを形成する沈降プレポリマーのミクロ粒子の前記水性媒体中における分散液から形成されており、
前記水性高分子組成物が、以下を含む方法により得られることを特徴とする、水性高分子組成物:
前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質P、及び酸触媒又は塩基性触媒Cの存在下で、前記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rとホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fとを水性溶媒Wに溶解させ、該水性溶媒W中において、前記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rと、前記ホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fと、前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質Pと、酸触媒又は塩基性触媒Cとを含む、水溶液を得ることと、
前記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rと前記ホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fと前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質Pとのプレポリマーが沈降するまで、前記水溶液をプレポリマー重合させ、前記沈降プレポリマーを得ることと、
前記沈降プレポリマーを前記水性溶媒Wで希釈し、前記水性媒体中で前記沈降プレポリマーのミクロ粒子の分散液を得ることと、
前記水性媒体を加熱することによって、該水性媒体中において希釈された前記沈降プレポリマーを架橋させること。 - 前記ミクロ粒子が、液体媒体中においてレーザー回折式粒度分析器を用いて測定した、1μm〜100μmの体積中位粒径を有することを特徴とする、請求項1に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物。
- 前記水性媒体中の前記ミクロ粒子の分散液における前記剪断減粘性物理ゲルの重量分率が、10%〜40%であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物。
- P/R重量比が、0.5未満であり、好ましくは0.01〜0.1であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物。
- 前記水性高分子組成物が有機溶媒を含まないことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物。
- 前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質Pが、第四級アンモニウム塩、ポリ(ビニルピリジニウムクロライド)、ポリ(エチレンイミン)、ポリ(ビニルピリジン)、ポリ(アリルアミンヒドロクロライド)、ポリ(トリメチルアンモニウムエチルメタクリレートクロライド)、ポリ(アクリルアミド−co−ジメチルアンモニウムクロライド)、及びそれらの混合物で構成される群から選ばれる有機ポリマーであり、好ましくは、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム)ハライドから選ばれる第四級アンモニウムに由来の単位を含む塩であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物。
- 請求項1〜6のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を乾燥させることにより得られる非モノリス有機エアロゲルであって、該非モノリス有機エアロゲルが、炉内の加熱によって乾燥した前記ミクロ粒子の粉末から形成され、前記乾燥したミクロ粒子が、液体媒体中においてレーザー回折式粒度分析器を用いて測定した、10μm〜80μmの体積中位粒径を有することを特徴とする、非モノリス有機エアロゲル。
- 前記非モノリス有機エアロゲルの比表面積及び細孔容積がともに、主にミクロ多孔性、好ましくは60%より大きいミクロ多孔性を示すことを特徴とする、請求項7に記載の非モノリス有機エアロゲル。
- 40mW/(m・K)以下の熱伝導率を有することを特徴とする、請求項7又は8に記載の非モノリス有機エアロゲル。
- 請求項7〜9のいずれか一項に記載の非モノリス有機エアロゲルの熱分解から得られる非モノリス多孔質炭素であって、該非モノリス多孔質炭素が、液体媒体中においてレーザー回折式粒度分析器を用いて測定した、10μm〜80μm、好ましくは10μm〜20μmの体積中位粒径を有するミクロスフェアの粉末から形成されることを特徴とする、非モノリス多孔質炭素。
- 400m2/gより大きいミクロ多孔性比表面積及び200m2/g未満のメソ多孔性比表面積を含む、500m2/g以上の総比表面積、及び/又は、
0.15cm3/gより大きいミクロ孔容積を含む0.25cm3/g以上の細孔容積を有することを特徴とする、請求項10に記載の非モノリス多孔質炭素。 - スーパーキャパシタセルに搭載するのに、水性イオン性電解質に浸漬させることによって使用することができる電極であって、該電極が金属製集電体を被覆しており、該電極が、活物質として、請求項10又は11に記載の非モノリス多孔質炭素を含み、かつ200μm未満の厚さを有すること、及び好ましくは、該電極が、軸に巻きつけた幾何学的形状、例えば略円柱状を有することを特徴とする、電極。
- 連続的に、
a)前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質P、及び前記酸触媒又は塩基性触媒Cの存在下で、前記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rとホルムアルデヒド(複数の場合もある)Fとを前記水性溶媒Wに溶解させ、水溶液を得ることと、
b)a)で得られた前記水溶液を、プレポリマーが沈降するまで、好ましくは40℃を超える温度、例えば45℃〜70℃の油浴内でプレポリマー重合させ、前記剪断減粘性物理ゲルを形成する沈降プレポリマーを得ることと、
c)任意に、前記沈降プレポリマーを、好ましくは20℃未満の温度まで冷却させることと、
d)前記沈降プレポリマーを前記水性溶媒Wで希釈し、水性媒体中の前記プレポリマーの前記ミクロ粒子の前記分散液を形成することと、
e)前記水性媒体を加熱することによって、該水性媒体中において希釈された前記沈降プレポリマーを架橋させることと、
を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。 - 工程a)では、前記少なくとも1つの水溶性カチオン性高分子電解質P及び前記ポリヒドロキシベンゼン(複数の場合もある)Rを、0.5未満、好ましくは0.01〜0.1のP/R重量比により使用することを特徴とする、請求項13に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。
- 工程d)を、10℃〜30℃の温度で、10%〜40%、好ましくは15%〜30%の前記ミクロ粒子を含む前記水性媒体中における前記沈降プレポリマーの重量分率により行うことを特徴とする、請求項13又は14に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。
- 工程e)の加熱を、還流させた状態で少なくとも1時間、撹拌しながら80℃〜110℃の温度で行い、前記剪断減粘性物理ゲルを完全に重合させることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。
- 前記方法は、工程e)後に、前記架橋された沈降プレポリマーの前記分散液に適用される分離工程f)を含み、該分離工程f)が、該水性分散液の上澄水の沈殿及び除去、そうでなければ、前記水性分散液の濾過を含むことを特徴とする、請求項13〜16のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。
- 有機溶媒を使用せず、モノリスゲルを得る工程及びモノリスゲルを粉砕する工程も用いないことを特徴とする、請求項13〜17のいずれか一項に記載のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を製造する方法。
- 前記ゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物を、溶媒交換も、超臨界流体による乾燥も伴うことなく炉内で加熱することによって乾燥させることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか一項に記載の非モノリス有機エアロゲルを製造する方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/FR2014/050827 WO2015155419A1 (fr) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | Composition polymerique aqueuse gelifiee, reticulee et non sechee, aerogel et carbone poreux pour electrode de supercondensateur et leurs procedes de preparation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017519053A JP2017519053A (ja) | 2017-07-13 |
JP6535345B2 true JP6535345B2 (ja) | 2019-06-26 |
Family
ID=50729724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016560914A Expired - Fee Related JP6535345B2 (ja) | 2014-04-07 | 2014-04-07 | スーパーキャパシタ電極用のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物、エアロゲル及び多孔質炭素、並びにその製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170029574A1 (ja) |
EP (1) | EP3134346A1 (ja) |
JP (1) | JP6535345B2 (ja) |
KR (1) | KR20170016820A (ja) |
CN (1) | CN106660796B (ja) |
CA (1) | CA2944706A1 (ja) |
WO (1) | WO2015155419A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2996849B1 (fr) * | 2012-10-17 | 2015-10-16 | Hutchinson | Composition pour gel organique ou son pyrolysat, son procede de preparation, electrode constituee du pyrolysat et supercondensateur l'incorporant. |
FR3050208B1 (fr) * | 2016-04-18 | 2018-04-27 | Hutchinson | Carbone microporeux de densite elevee et son procede de preparation |
EP3476818A1 (en) | 2017-10-27 | 2019-05-01 | Heraeus Battery Technology GmbH | A process for the preparation of a porous carbon material using an improved carbon source |
EP3476817A1 (en) | 2017-10-27 | 2019-05-01 | Heraeus Battery Technology GmbH | A process for the preparation of a porous carbon material using an improved amphiphilic species |
CN110240142B (zh) * | 2019-07-01 | 2021-05-25 | 中钢集团鞍山热能研究院有限公司 | 微观结构易于调控的多孔碳电极材料及其制备方法和用途 |
CN111948095B (zh) * | 2020-07-22 | 2023-06-23 | 电子科技大学 | 一种测试pzt气凝胶密度的方法 |
CN113284741B (zh) * | 2021-04-21 | 2022-09-09 | 西安理工大学 | 一种孔隙可调节的多孔活性碳电极材料的制备方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4997804A (en) | 1988-05-26 | 1991-03-05 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Low density, resorcinol-formaldehyde aerogels |
US5508341A (en) | 1993-07-08 | 1996-04-16 | Regents Of The University Of California | Organic aerogel microspheres and fabrication method therefor |
FR2773267B1 (fr) | 1997-12-30 | 2001-05-04 | Alsthom Cge Alkatel | Supercondensateur a electrolyte non aqueux et a electrode de charbon actif |
US20070146967A1 (en) | 2005-11-22 | 2007-06-28 | Xiaomei Xi | Ultracapacitor electrode with controlled carbon content |
US20080201925A1 (en) | 2007-02-28 | 2008-08-28 | Maxwell Technologies, Inc. | Ultracapacitor electrode with controlled sulfur content |
US20120286217A1 (en) | 2011-05-12 | 2012-11-15 | Headwaters Technology Innovation, Llc | Methods for mitigating agglomeration of carbon nanospheres using extraction |
FR2985598B1 (fr) | 2012-01-06 | 2016-02-05 | Hutchinson | Composition carbonee pour electrode de cellule de supercondensateur, electrode, son procede de fabrication et cellule l'incorporant. |
WO2013120009A1 (en) * | 2012-02-09 | 2013-08-15 | Georgia-Pacific Chemicals Llc | Preparation of polymeric resins and carbon materials |
FR2996849B1 (fr) * | 2012-10-17 | 2015-10-16 | Hutchinson | Composition pour gel organique ou son pyrolysat, son procede de preparation, electrode constituee du pyrolysat et supercondensateur l'incorporant. |
-
2014
- 2014-04-07 JP JP2016560914A patent/JP6535345B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2014-04-07 WO PCT/FR2014/050827 patent/WO2015155419A1/fr active Application Filing
- 2014-04-07 CN CN201480078407.4A patent/CN106660796B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-04-07 US US15/302,412 patent/US20170029574A1/en not_active Abandoned
- 2014-04-07 KR KR1020167029806A patent/KR20170016820A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-04-07 EP EP14724119.4A patent/EP3134346A1/fr not_active Withdrawn
- 2014-04-07 CA CA2944706A patent/CA2944706A1/fr not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106660796B (zh) | 2018-12-28 |
CN106660796A (zh) | 2017-05-10 |
JP2017519053A (ja) | 2017-07-13 |
EP3134346A1 (fr) | 2017-03-01 |
CA2944706A1 (fr) | 2015-10-15 |
US20170029574A1 (en) | 2017-02-02 |
WO2015155419A1 (fr) | 2015-10-15 |
KR20170016820A (ko) | 2017-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6535345B2 (ja) | スーパーキャパシタ電極用のゲル化かつ架橋した未乾燥の水性高分子組成物、エアロゲル及び多孔質炭素、並びにその製造方法 | |
JP6371771B2 (ja) | 有機ゲル用組成物およびその熱分解生成物、その製造方法、熱分解生成物によって形成された電極、ならびに電極を含有するスーパーキャパシタ | |
WO2017060719A1 (en) | Aerogels | |
Li et al. | Synthesis of highly uniform N-doped porous carbon spheres derived from their phenolic-resin-based analogues for high performance supercapacitors | |
US10508436B2 (en) | Thermally insulating composition for organic monolithic gel, use thereof and process for preparing same | |
KR20160134731A (ko) | 용매의 부재하의 졸-겔 중합을 위한 신규한 방법 및 그러한 방법으로부터의 가변형 탄소 구조의 생성 | |
JP2013534686A (ja) | 電気化学装置 | |
JP2016507446A (ja) | ポリマ樹脂および炭素材料の調製 | |
JP6397929B2 (ja) | 有機モノリスゲル用のゲル化組成物、その使用及びその製造方法 | |
JP7132258B2 (ja) | 無溶媒中におけるゾル-ゲル重合のための新規方法、及びゾル-ゲル重合由来の可変炭素構造の作製 | |
KR20100135827A (ko) | 라텍스로부터 유도된 탄소계 물질 | |
Li et al. | Secondary dialkylammonium salt/crown ether [2] pseudorotaxanes as nanostructured platforms for proton transport | |
JP2019518093A (ja) | 高密度マイクロポーラス炭素及びその作製方法 | |
CN108884394B (zh) | 碳凝胶阳极材料及其制备方法 | |
JP2017528531A (ja) | ゲル化水性ポリマー組成物、該ゲル化水性ポリマー組成物から製造される、スーパーキャパシタ電極用の熱分解炭酸組成物、及びその製造方法 | |
CN112670095B (zh) | 一种通过聚合物填充还原氧化石墨烯基水凝胶的衍生碳及其制备和在超级电容器中的应用 | |
US20030216482A1 (en) | Metal-doped organic gels and method thereof | |
JP2014189611A (ja) | 硬化レゾルシノール樹脂粒子及びその製造方法並びにそれを用いて得られた炭素粒子及び活性炭粒子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171122 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171220 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190531 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6535345 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |