TW201507974A - 含有ｃｏ活性椰炭之高電壓ｅｄｌｃ電極 - Google Patents

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Abstract

一種生產活性碳之方法包括以下步驟：在對於形成碳材料有效之碳化溫度下加熱椰殼碳前驅物，及使碳材料在對於形成活性碳有效之活化溫度下與CO2反應。所得活性碳可併入EDLC之碳基電極中。此EDLC可展現電位元窗口且因此展現大於3V之伴隨操作電壓。

Description

含有CO 2 活性椰炭之高電壓EDLC電極 【相關申請案之交叉引用】
本申請案根據專利法規定主張2013年7月26日申請之美國申請案第61/858,929號之優先權權益及根據專利法規定主張2014年1月28日申請之美國申請案第14/166,457號之優先權權益，該等申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。
本揭示案大體上係關於形成活性碳之方法，且更具體而言係關於使用二氧化碳的椰炭基碳之物理活化及係關於具有包含此活性碳之碳基電極的高壓EDLC。
能量儲存裝置(諸如，超級電容器)可用於各種應用(諸如，需要離散功率脈衝之應用)中。示例性應用範圍包括手機至混合動力車。亦被稱為電化學雙層電容器(EDLC)之超級電容器在需要大功率、長擱置壽命及/或長循環壽命之應用中已成為電池組之替代物或補充物。超級電容器通常包含多孔隔板及夾在一對碳基電極之間的有機電解質。藉由分 離電荷並將電荷儲存在電化學雙層中達成能量儲存，該等電化學雙層在電極與電解質之間的界面處產生。此等裝置之重要特性為此等裝置可提供之能量密度與功率密度，該等密度兩者均主要由併入電極中之碳之性質決定。
已知適合併入能量儲存裝置之碳基電極。活性碳歸因於其大表面積、電子導電性、離子電容、化學穩定性及/或低成本而廣泛用作超級電容器中之多孔材料。活性碳可由合成前驅物材料(諸如，酚樹脂)或天然前驅物材料(諸如，煤或生質)製成。在使用合成及天然前驅物兩者之情況下，活性碳可藉由首先碳化前驅物及隨後活化中間產物而形成。活化可包含高溫下之物理(例如，蒸汽)或化學活化以增加碳之孔隙度及因此增加表面積。
物理與化學活化製程兩者通常涉及用以加熱碳化材料及使碳化材料與活化劑反應之較大熱預算。在化學活化之情況下，當碳化材料經加熱並與活化劑(諸如，KOH)反應時可形成腐蝕性副產物。另外，可能在碳化材料及化學活化劑之加熱及反應期間發生之相變可導致製程期間混合物之不良黏聚。此等缺點可增加整個製程之複雜性與成本，尤其對於長期在高溫下執行之反應而言係如此。
因此，有利的是，提供活性碳材料及使用更經濟之活化途徑形成活性碳材料而同時亦最小化腐蝕及/或黏聚之技術問題的製程。所得活性碳材料可具備高表面積體積比及(尤其是)在高電壓下與有機電解質之最小反應度，且所得活性碳材料可用於形成能夠實現有效、長壽且高能量密度裝置之 碳基電極。
根據本揭示案之實施例，適合併入用於超級電容器及其他大功率密度能量儲存裝置中之碳基電極的活性碳經由二氧化碳活化自椰炭基前驅物獲得。與化學活化途徑相比，本揭示案中描述之CO2活性碳可提供多達50%之成本降低。
可藉由在對於形成碳材料有效之碳化溫度下加熱椰殼，且隨後使碳材料在對於形成活性碳有效之活化溫度下與二氧化碳反應而製備活性碳。
在一實施例中，一種形成活性碳之方法包含：藉由在對於形成碳材料有效之碳化溫度下加熱椰殼材料而碳化椰殼材料，及藉由在將碳材料暴露至二氧化碳之同時在活化溫度下加熱碳材料而活化碳材料。
所得活性碳包含：具有1nm之尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.2cm3/g之組合孔隙體積；具有自>1nm至2nm之尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.05cm3/g之組合孔隙體積；及<0.25cm3/g組合孔隙體積的具有>2nm之尺寸的任何孔隙。
將在以下詳細描述中闡述本揭示案之標的之額外特徵及優點，且對於熟習此項技術者而言，該等額外特徵及優點將部分地根據彼描述顯而易見，或藉由實踐本文(包括以下詳細描述、申請專利範圍以及附圖)所描述之本揭示案之標的而認識到。
應理解，前述一般描述及以下詳細描述兩者呈現本揭 示案之標的之實施例，且意欲提供用於理解所主張之本揭示案之標的之本質及特性的概述或框架。包括隨附圖式以提供對本揭示案之標的之進一步理解，且隨附圖式併入本說明書及構成本說明書之一部分。圖式圖示本揭示案之標的之各種實施例，且與描述一起用於解釋本揭示案之標的之原理及操作。另外，圖式與描述意欲僅為說明性的，且並不意欲以任何方式限制申請專利範圍之範疇。
10‧‧‧超級電容器
12‧‧‧封閉主體
14‧‧‧正電極
16‧‧‧負電極
18‧‧‧多孔隔板層
20‧‧‧液體電解質
22‧‧‧集電器
24‧‧‧集電器
26‧‧‧電導線
28‧‧‧電導線
100‧‧‧設備
120‧‧‧爐
140‧‧‧椰炭
150‧‧‧容器
160‧‧‧CO2源
162‧‧‧擋板
170‧‧‧歧管
當結合以下圖式閱讀時，可最佳地理解本揭示案之特定實施例之以下詳細描述，在該等圖式中使用相同元件符號指示相同結構，且其中：第1圖為形成CO2活性碳之示例性設備的示意圖；第2圖為示例性超級電容器的示意圖；第3圖為根據一個實施例之活性碳材料的孔徑分佈直方圖；第4圖為根據另一實施例之活性碳材料的孔徑分佈直方圖；第5圖為根據另一實施例之活性碳材料的孔徑分佈直方圖；第6圖為根據再一實施例之活性碳材料的孔徑分佈直方圖；第7圖為根據一個實施例之包括活性碳材料之碳基電極的電流對電壓曲線圖；及第8圖為根據另一實施例之包括活性碳材料之碳基 電極的電流對電壓曲線圖。
現將更詳細參考本揭示案之標的之各種實施例，該等實施例中之一些實施例圖示於隨附圖式中。相同元件符號將貫穿圖式用於代表相同或相似之部件。
繼上文所論述，已報告在腐蝕性材料(諸如，KOH)用於碳之化學活化時之重大問題。舉例而言，當在碳活化中使用旋轉窯時，常常需要原料在於活化溫度下處理之前經歷煆燒及/或乾燥及/或脫水。黏聚易於在連續製程(例如使用螺桿捏合機之製程)中引起重大問題，諸如增加製程複雜性及/或成本。作為避免黏聚問題之手段，已使用其他技術(諸如，輥膛)，其中託盤裝載有活化混合材料且穿過多區間隧道爐。由於一次僅一個託盤層穿過爐，此等爐可具有高昂操作成本且可能限制產量。由於跨越爐之輥長度由操作溫度下之材料可用性與強度限制，故爐寬亦為輥膛產量之限制因素。
對隔板與電極材料之選擇直接影響裝置之效能，包括可達成之能量密度與功率密度。EDLC之能量密度(E)由E=½ CV2給出，其中C為電容且V為操作電壓。為達成較高電容，可使用具有大表面積(500m2/g至2500m2/g)之活性碳材料。最近，已開發出工程化碳材料以達成較高電容。
增加能量密度之另一方法為增加電容器之操作電壓。就此而言，已將水電解質用於EDLC中以供較低電壓(<1V)操作，同時已將有機電解質用於較高電壓(2.3V至2.7V)裝置。然而，為達成甚至更高之能量密度，需要使電壓包絡 (voltage envelop)自約2.7V之習知值增加至3.0V左右。自2.7V至3.0V之此增加將導致23%之能量密度增加。
為實現較高能量密度與較高功率密度，下一代EDLC將很可能在高施加電壓下操作。因此，可能需要使(尤其是在較高施加電壓下)活性碳與液體電解質之間的非所欲法拉第(Faradaic)反應最小化。
然而，較高電壓下之操作使EDLC組件承受可引起較快變質之若干不同類型之應力。此等應力包括(例如)歸因於帶電離子在活性碳孔隙內來回運動的電極上之機械應力，及歸因於副產物氣體之生成以及較高電壓下之化學降解的化學應力。化學應力在多數情況下係歸因於電池中之法拉第電荷轉移過程。
此等法拉第電荷轉移過程顯示為EDLC之正電極與負電極中之每一者處的氧化反應及還原反應。據信，活性碳之性質影響法拉第反應。更具體而言，活性碳之表面積、表面官能基及孔隙度與孔徑分佈可決定電池之效能與老化特性。
鑒於前述情況，一種生產活性碳之方法包含：在對於形成椰炭有效之碳化溫度下加熱椰殼材料，及使椰炭在對於形成活性碳有效之活化溫度下與CO2反應。
根據揭示之方法形成之活性碳適合於形成用於高能量密度裝置之碳基電極。有利地，使用創造性碳基電極製成之超級電容器可展現高於使用自市售活性碳獲得之電極製成之超級電容器之能量密度的能量密度。
包含椰殼材料之碳前驅物可在惰性或還原氣氛中碳化。適合碳化之氣氛可不含氧。作為一實例，可在約600℃至800℃之溫度(例如，600℃、650℃、700℃、750℃或800℃)下加熱整個、經切割或經研磨(例如，微粒或粉末)椰殼達預定時間(例如，0.5小時、1小時、2小時、4小時、8小時或更多小時)，且隨後視情況冷卻椰殼。碳化為前驅物材料經由熱解轉化為碳或含碳殘基之術語。碳化期間，碳前驅物分解且形成碳材料。椰殼材料分解以形成椰炭。在椰殼材料之碳化期間釋放之揮發物包括CH4、CO2及水蒸氣，該等揮發物通常包含約70重量%之起始材料。
活化之前，椰炭可經磨制以減小椰炭之粒徑。舉例而言，活化之前，椰炭可經磨制至具有小於200微米(例如，1微米至10微米)之平均粒徑。
經由碳化形成之椰炭可轉而藉由暴露至二氧化碳來活化。如本文中所使用，活化代表在暴露至含CO2氣氛期間在活化溫度下加熱碳化或熱解材料以產生活性碳之製程。示例性含CO2氣氛包含CO2及N2。另一示例性含CO2氣氛包含CO2及蒸汽。又一示例性含CO2氣氛包含CO2、N2及蒸汽。活化製程大體上自經處理之材料移除給定量之材料，從而導致增加之表面積。
在實施例中，可使用旋轉窯或其他適合爐在受控氣氛下執行CO2活化製程。活化期間，椰炭同時在高溫下暴露至CO2氣體。
第1圖中示意性地圖示前述情況且圖示形成CO2活性 碳之示例性設備100。設備100包括爐120及適於經由歧管170提供CO2流至爐中的CO2源160。用於容納椰炭之容器150定位在爐內。在操作中，CO2經由歧管170自源160引入爐中，在該爐中，CO2溢出且與椰炭140反應以形成活性碳。
在一示例性製程中，約40公升/分鐘之CO2流率可用於遞送CO2至爐，碳材料在爐中經由擋板162併入反應容器150，該等擋板可用於支撐碳材料，同時允許CO2之通過。在使碳材料與CO2在爐120中於約975℃下反應達2.5小時後，可冷卻爐且視情況進一步處理活性碳。
在各種實施例中，活化溫度範圍可為約700℃至1100℃。舉例而言，活化溫度範圍可為約800℃至1000℃，例如約800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃。活化期間之CO2流率範圍可為約1公升/分鐘至約100公升/分鐘，例如1公升/分鐘、2公升/分鐘、5公升/分鐘、10公升/分鐘、15公升/分鐘、20公升/分鐘、50公升/分鐘或100公升/分鐘。活化時間範圍可為若干分鐘至若干小時(例如30分鐘、60分鐘、90分鐘、120分鐘、150分鐘、180分鐘、210分鐘、240分鐘、270分鐘、300分鐘、330分鐘或360分鐘)。示例性製程包括施加850℃之活化溫度達270分鐘。
可(例如)使用酸溶液洗滌所得活性碳。洗滌可減少灰分含量且自活性碳移除非所欲雜質。一種洗滌活性碳之製程涉及使用水及酸循序地淋洗活性碳。另一洗滌製程涉及使用水性酸混合物(例如，酸與水之混合物)淋洗活性碳。洗滌期間使用之酸可包括鹽酸及硫酸。洗滌可在90℃至100℃ 之溫度下執行。
在其他實施例中，除洗滌以外或代替洗滌，可在惰性氣氛或還原氣氛中加熱處理活性碳。可選加熱製程可清除或降低活性碳中氧之濃度。舉例而言，此加熱處理可自活性碳表面移除含氧官能基。在實施例中，可使用洗滌步驟及加熱處理兩者處理活性碳，且在執行兩種製程之情況下，洗滌步驟可在加熱處理之前或之後執行。
一種減少氧含量之方法為在惰性環境(諸如，氮氣、氦氣、氬氣等等)或還原環境(諸如，氫氣、合成氣體、一氧化碳等等)中精煉(加熱)活性碳材料。
可在使用氮氣或合成氣體沖洗之甑式爐(CM爐，型號1212FL)中執行活性碳精煉。爐溫可以200℃/小時之速率增加至所需精煉加熱處理溫度(例如，500℃至900℃)，保持穩定達適合的時間(例如，2小時)，且隨後在暴露至周圍氣氛之前冷卻至室溫。
經由洗滌及/或加熱處理對活性碳中之雜質及所吸附表面基團之最小化可減少電池操作期間(尤其是在高電壓下)此類物種與電解質離子之間的非所欲反應之發生。在一些實施例中，活性碳包括低於10重量%之總氧含量。在額外實施例中，總氧含量低於9重量%、8重量%、7重量%、6重量%、5重量%、4重量%、3重量%、2重量%、1重量%或0.5重量%。
活性碳可包含微尺度、中尺度及/或大尺度孔隙度。如本文中界定，微尺度孔隙具有2nm或更小之孔徑，且超微 孔具有1nm或更小之孔徑。中尺度孔隙具有2nm至50nm之孔徑。大尺度孔隙具有大於50nm之孔徑。在一實施例中，活性碳包含多數微尺度孔隙。如本文中所使用，術語「微孔碳」及其變體意謂具有多數(亦即，至少50%)微尺度孔隙之活性碳。微孔活性碳材料可包含大於50%之微孔隙度(例如，大於50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%之微孔隙度)。
根據實施例，用於EDLC之碳基電極包含具有大於約0.2cm3/g(例如，大於0.2cm3/g、0.25cm3/g、0.3cm3/g、0.35cm3/g、0.4cm3/g、0.45cm3/g、0.5cm3/g、0.55cm3/g、0.6cm3/g、0.65cm3/g、0.7cm3/g、0.75cm3/g、0.8cm3/g、0.85cm3/g或0.9cm3/g)之總孔隙度之活性碳。在相關實施例中，活化碳可具有小於1cm3/g(例如，小於1cm3/g、0.9cm3/g、0.85cm3/g、0.8cm3/g、0.75cm3/g、0.7cm3/g、0.65cm3/g、0.6cm3/g或0.55cm3/g)之總孔隙度。在其他實施例中，活性碳之總孔隙度可介於任何前述值之間。
活性碳之孔徑分佈可包括超微孔、微孔、中孔及大孔且可特徵化為具有單峰、雙峰或多峰孔徑分佈。超微孔可包含0.2cm3/g或更大(例如，0.2cm3/g、0.25cm3/g、0.3cm3/g、0.35cm3/g或0.4cm3/g或更大)之總孔隙體積及(在相關實施例中)介於任何前述值之間(例如，0.2cm3/g至0.35cm3/g或0.25cm3/g至0.3cm3/g)之數量。具有1<d2nm範圍內之孔徑(d)的孔隙可包含0.05cm3/g或更大(例如，至少0.05cm3/g、0.1cm3/g、0.15cm3/g、0.2cm3/g、0.25cm3/g、0.3 cm3/g、0.35cm3/g、0.4cm3/g、0.45cm3/g或0.5cm3/g)之總孔隙體積。具有1<d2nm範圍內之孔徑(d)的孔隙可包含0.55cm3/g或更小(例如，小於0.55cm3/g、0.5cm3/g、0.45cm3/g、0.4cm3/g或0.35cm3/g)之總孔隙體積。在互補實施例中，活性碳可包括具有1<d2nm範圍內任何前述值之間(例如，0.05cm3/g至0.25cm3/g或0.1cm3/g至0.2cm3/g)之孔徑(d)的孔隙。若存在，在一實施例中，具有大於2nm之孔徑之任何孔隙可包含0.25cm3/g或更小(例如，少於0.25cm3/g、0.2cm3/g、0.15cm3/g、0.1cm3/g或0.05cm3/g)之總孔隙體積，該等任何孔隙可包括中孔及/或大孔。在互補實施例中，活性碳可包括具有介於任何前述值之間(亦即，0.2cm3/g至0.25cm3/g或0.1cm3/g至0.2cm3/g)之孔徑d>2nm的孔隙。在其他實施例中，活性碳可不含具有大於2nm之孔徑的任何孔隙或不含具有大於5nm之孔徑的任何孔隙。
使用揭示之方法製成之活性碳可具有大於約300m2/g(亦即，大於350m2/g、400m2/g、500m2/g或1000m2/g)之比表面積。在實施例中，可將活性碳併入碳基電極之前將活性碳之平均粒徑磨制為小於20微米。
一種用於生產碳基電極之方法包含：在對於形成碳材料有效之碳化溫度下加熱基於椰殼之碳前驅物；使碳材料在對於形成活性碳材料有效之活化溫度下與二氧化碳反應；及自所得活性碳形成碳基電極。在形成碳基電極之前，活性碳材料可經乾燥且視情況經研磨以形成粉末，隨後可將該粉末併入電極製造製程中。
在典型電化學雙層電容器(EDLC)中，藉由多孔隔板將一對碳基電極分離且使用液體有機或無機電解質滲透電極/隔板/電極堆疊。電極包含活性碳，該活性碳已與其他添加劑(例如，黏合劑)混合且壓緊為薄片，且積層為導電金屬集電器背襯。
視情況，結合前述方法，活性碳可與碳黑及/或聚合黏合劑(諸如，聚四氟乙烯(PTFE))或其他適合之黏合劑混合且經壓緊以形成碳基電極。
藉由實例之方式，可藉由軋製及壓制粉末混合物製備具有約100微米至300微米之範圍內之厚度的碳紙，該粉末混合物包含60重量%至90重量%之活性碳、5重量%至20重量%之碳黑及5重量%至20重量%之PTFE。碳基電極可使用纖維素隔板軋製成凝膠捲(jelly roll)且隨後置放在鋁罐中。
本揭示案亦係關於一種電化學裝置，諸如電化學雙層電容器(EDLC)，該電化學裝置包含至少一個碳基電極，該碳基電極包括本文中描述之活性碳材料。
超級電容器通常包含藉由多孔介電隔板隔離以免相互之電接觸的兩個多孔電極。使用電解液浸漬隔板與電極，該電解液允許離子電流在電極之間流動，同時防止電子電流使電池放電。每一多孔電極通常與集電器電接觸。集電器可包含導電材料(例如，鋁)之薄片或板，該集電器可減少電阻損耗，同時為多孔電極(活性碳)材料提供實體支撐。
根據另一實施例，電化學電池包含：至少第一電極，該至少第一電極包含如本文中所描述之活性碳材料；多孔隔 板；及一對導電基板，其中多孔隔板安置在第一電極與第二電極之間，且第一電極及第二電極各自與各別導電基板電接觸。
第2圖為示例性超級電容器之示意圖。超級電容器10包括封閉主體12、一對集電器22、24、各自在集電器中之一者之上形成的正電極14與負電極16及多孔隔板層18。電導線26、電導線28可連接至各別集電器22、24以提供與外部裝置之電接觸。電極14、電極16包含在集電器之上形成之多孔活性碳層。封閉主體內含有液體電解質20，且液體電解質20遍及多孔隔板層與每一多孔電極兩者之孔隙度併入。在實施例中，個別超級電容器電池可經堆疊(例如，串聯)以增加總操作電壓。
封閉主體12可為與超級電容器共同使用之任何已知外殼構件。集電器22、集電器24大體上包含導電材料(諸如，金屬)且歸因於鋁之導電性及相對成本通常由鋁製成。舉例而言，集電器22、集電器24可為鋁箔薄片。
多孔隔板18使碳基電極14、碳基電極16相互電絕緣，同時允許離子擴散。多孔隔板可由介電材料(諸如，纖維素材料、玻璃及無機聚合物或有機聚合物(諸如，聚丙烯、聚酯或聚烯烴))製成。在實施例中，隔板層之厚度範圍可為約10微米至250微米。
電解質20充當離子導電性之促進劑、離子源且可充當用於碳之黏合劑。電解質通常包含溶於適當溶劑中之鹽。適當電解質鹽包括第四胺鹽，諸如共同擁有之美國專利申請 案第13/682,211號中揭示之第四胺鹽，該申請案之揭示內容以引用之方式併入本文中。示例性第四銨鹽包括四乙基銨四氟硼酸鹽((Et)4NBF4)或三乙基甲基銨四氟硼酸鋁(Me(Et)3NBF4)。
用於電解質之示例性溶劑包括但不限於：腈類，諸如乙腈、丙烯腈及丙腈；亞碸類，諸如二甲基亞碸、二乙基亞碸、乙基甲基亞碸及苯甲基亞碸；醯胺類，諸如二甲基甲醯胺；及吡咯酮類，諸如N-甲基吡咯酮。在實施例中，電解質包括極性非質子有機溶劑，諸如環狀酯溶劑、鏈狀碳酸酯溶劑、環狀碳酸酯溶劑、鏈狀醚溶劑及/或環狀醚溶劑。示例性環狀酯及鏈狀碳酸酯具有3至8個碳原子，且在環狀酯之情況下，包括β-丁內-酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯及δ-戊內酯。鏈狀碳酸酯之實例包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸伸乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯及碳酸乙丙酯。環狀碳酸酯可具有5至8個碳原子，且實例包括1,2-碳酸丁烯酯、2,3-碳酸丁烯酯、1,2-碳酸戊烯酯、2,3-碳酸戊烯酯及碳酸丙烯酯。鏈狀酯可具有4至8個碳原子。示例性鏈狀酯包括二甲氧乙烷、二乙氧乙烷、甲氧基乙氧乙烷、二丁氧乙烷、二甲氧丙烷、二乙氧丙烷及甲氧基乙氧丙烷。環狀酯可具有3至8個碳原子。示例性環狀酯包括四氫呋喃、2-甲基-四氫呋喃、1,3-二氧五環烷、1,2-二氧五環烷、2-甲基二氧五環烷及4-甲基-二氧五環烷。亦可使用兩種或多種溶劑之組合。
作為實例，經裝配EDLC可包含溶解於非質子溶劑(諸如，乙腈)中之有機液體電解質(諸如，四乙基四氟硼 酸銨(TEA-TFB)或三乙基甲基四氟硼酸銨(TEMA-TFB))。
超級電容器可具有凝膠捲設計、稜柱形設計、蜂巢式設計或其他適合配置。根據本揭示案製成之碳基電極可併入至碳基超級電容器中或併入至混合超級電容器。在碳基超級電容器中，兩個電極皆為碳基電極。在混合超級電容器中，電極中之一者為碳基的，且另一電極可為偽電容性材料(諸如，氧化鉛、氧化釕、氫氧化鎳)或另一材料(諸如，導電聚合物(例如，對氟苯基-噻吩))。
在碳基超級電容器中，每一電極中之活性碳可具有相同、相似或不同性質。舉例而言，併入至正電極中之活性碳之孔徑分佈可與併入至負電極中之活性碳之孔徑分佈不同。
在個別超級電容器電池內及在所施加電位之影響下，歸因於電解質中陰離子對正電極之吸引及陽離子對負電極之吸引，離子流流動。離子電荷可積累在每一電極表面上以在固液界面產生電荷層。積累之電荷藉由固體電極中之相反電荷保持在各別界面上以產生電極電位。
電池放電期間，跨越電極之電位使離子流隨陰離子自正電極之表面放電且陽離子自負電極之表面放電而流動。同時，電子流可流經位於集電器之間的外部電路。外部電路可用於電力裝置。
儲存在層中之電荷之量影響電容器之可達成之能量密度與功率密度。超級電容器之效能(能量與功率密度)很大程度上視組成電極之活性碳之性質而定。活性碳之性質又可藉由評估(例如)活性碳之孔隙度與孔徑分佈以及活性碳 中雜質(諸如，氮氣或氧氣)含量而量測。相關電氣性質包括電位元窗口、面積比電阻及體積電容。
當併入至超級電容器中時，在一些實施例中，根據本揭示案之活性碳可展現最高3.2V(例如，2.7V、2.8V、2.9V、3.0V、3.1V或3.2V)之操作電壓及大於50F/cm3(例如，大於50F/cm3、60F/cm3、70F/cm3或80F/cm3)之體積電容，包括介於任何前述值之間的電容。在不希望受理論約束之情況下，據信，高電位元窗口為活性碳之低反應度之結果，此情況可歸因於材料內含氧官能基之低濃度。
實例
將藉由以下實例進一步闡明各種實施例。
藉由首先在氮氣中於約800℃下碳化椰殼材料及在噴射磨機中將所得椰炭研磨至約5微米之平均粒徑(D50)來生產各種實例中揭示之基於椰殼之活性碳材料。結合氮氣沖洗及自23℃至活化溫度(Tact)之150℃/小時之升溫速率使用箱式爐或旋轉爐活化碳材料。使用水、酸(HCl)及水循序地洗滌所得活性碳材料，隨後在合成氣體中於900℃下加熱處理以減少氧含量。
為形成碳基電極，以活性碳：PTEE：碳黑8.5：10：5之重量比將活性碳與PTEE及碳黑組合。首先使用亨舍爾(Henschel)高速混合機組合混合物且隨後使用球磨機、噴射磨機或雙螺桿擠壓機原纖化PTFE。
壓延活性碳、PTFE及碳黑之原纖化混合物以形成碳紙。典型紙張厚度為約100微米。藉由將含活性碳紙張(約 1.5cm×2cm)積層至鋁箔(25微米厚)集電器上來製成碳基電極。
於120℃下在真空烘箱中乾燥碳基電極過夜之後，將試驗電池裝配在填充有乾燥氬氣之手套箱中。藉由將一片纖維素隔板夾在兩個碳基電極之間來製成電池。將碳基電極與纖維素隔板一起捲繞成凝膠捲且在ELDC箱內真空乾燥(<0.05托之壓力下以130℃真空乾燥48小時)。將液體電解質併入箱中，該箱經密封以形成EDLC裝置。電解質包括1.2M四乙基四氟硼酸銨(TEA-TFB)於乙腈中或三乙基甲基四氟硼酸銨(TEMA-TFB)於乙腈中。
將每一試驗電池浸泡在液體電解質中之後，執行限制性還原電位與限制性氧化電位。電位元窗口(或電化學窗口)為電壓範圍，電池材料(例如，碳基電極材料及/或液體電解質)在該範圍之內不還原也不氧化。包括本文中所揭示之活性碳材料之電化學雙層電容器(EDLC)可具有至少3V(例如，至少3V、3.2V或3.5V)之電位元窗口及/或至少35F/cc(例如，至少35F/cc、40F/cc、45F/cc、50F/cc、55F/cc、60F/cc、65F/cc、70F/cc、75F/cc或80F/cc)之體積電容。在相關實施例中，可將電位元窗口與體積電容各自特徵化為處於介於任何前述值之間的範圍之內。
使用帶Framework 5軟體之Gamry Instruments電位器/恆電流儀(galvostat)在鈕扣電池上執行電化學量測。在TEA-TFB電解質中經由循環伏安法以5mV/s之掃描速率量測限制性還原電位與限制性氧化電位。在量測中，在參考電極 與工作電極之間施加電位且在工作電極與相對電極之間量測電流。在電流對電壓跡線中，電流將在電位達到電極之還原電位時增加，但隨後在電解質之濃度降低至接近電極表面時下降。藉由區分電流對電位曲線圖決定限制性還原與氧化電位。下文總結用於包括創造性活性碳與比較活性碳的示例性試驗電池之限制電位量測。
根據一個實施例，第7圖圖示用於活性碳試驗電池之循環伏安圖跡線，該活性碳試驗電池包含由椰炭製成且使用二氧化碳活化之活性碳(實例10)。試驗模擬正電極中碳之效能。在圖示之跡線中，將頂點電位設定為+1.8V。由此可見，電流在約23mA處趨於平穩，且電流在約1.6V處開始增加。此情況暗指存在使電流在彼電壓處增加之法拉第(faradic)氧化反應。第7圖亦圖示可區分曲線圖，該曲線圖指示限制性氧化電位為相對於Ag/AgCl參考電極約1.6V。
第8圖圖示用於其他實例10電極之循環伏安圖跡線。此試驗模擬負電極中碳之效能。由此可見，電流隨著電位輕微下降，且在相對於Ag/AgCl參考電極約-1.6V處發生高電流變化率。因此，限制性還原電位為相對於Ag/AgCl參考電極約-1.6V。
表1中展示用於包含不同活性碳材料之試驗電池之電位元窗口資料之匯總。
參見資料，實例10之活性碳展現與電解質之較低反應度，此情況使較高電壓穩定性成為可能。根據上文循環伏安圖試驗資料，實例10之碳具有3.2V之總電位元窗口，該 總電位元窗口表示來自各別負電極與正電極之限制性電位之絕對值的總和(=1.6V-(-1.6V))。
#實例A至實例F為比較性的
實例1
在箱式爐中於900℃下活化經研磨椰炭(10g)達2小時，在該2小時期間，將腔室充滿CO2。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有74.6F/cc之體積電容。
實例2
在箱式爐中於850℃下活化經研磨椰炭(10g)達3小時，在該3小時期間，將腔室充滿CO2。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有79.0F/cc之體積電容。
實例3
在箱式爐中於850℃下活化經研磨椰炭(10g)達3.5小時，在該3.5小時期間，將腔室充滿CO2。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有77.0F/cc之體積電容。
實例4
在箱式爐中於850℃下活化經研磨椰炭(10g)達3.25小時，在該3.25小時期間，將腔室充滿CO2。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有77.7F/cc之體積電容。在第3圖中圖示活性碳之孔徑分佈，且該孔徑分佈指示碳中高位準之微孔隙度。
實例5
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以3rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達3小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有73.0F/cc之體積電容。在第4圖中圖示活性碳之孔徑分佈，且孔徑分佈指示碳中高位準之微孔隙度。
實例6
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以3rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達3.5小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有74.7F/cc之體積電容。在第5圖中圖示活性碳之孔徑分 佈，且孔徑分佈指示碳中高位準之微孔隙度。
實例7
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以1.5rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達4小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有77.8F/cc之體積電容。在第6圖中圖示活性碳之孔徑分佈，且孔徑分佈指示碳中高位準之微孔隙度。
在稀釋的HCl及去離子水中洗滌且過濾活性碳直至流出物為pH中性的。經洗滌活性碳在流動合成氣體(具有1%之H2的N2)中於900℃下加熱。將所得碳命名為樣本7A。
使用雷射誘導擊穿光譜(LIBS)分析活性碳之總氧含量。使用博姆紋滴定法(Boehm titration)量測含氧表面官能基之含量。將結果與來自比較實例D(樣本D)之氧含量資料一起匯總在第2表中。
樣本7A具有低於樣本D之總氧含量。此外，樣本7A不含羧基、羧酸酐、內酯及內半縮醛表面官能基。
應注意，三類官能基均隨著反應度如表2中所示從左至右下降而成為電化學反應的。
使用Micrometrics ASAP 2420上之N2吸附決定且使用假定狹孔之密度泛函理論(DFT)計算孔徑資料。與樣本D 相比，樣本7A具有較低孔隙體積及表面積。
實例8
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以1.5rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達4.5小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有75.6F/cc之體積電容。在第6圖中圖示活性碳之孔徑分佈，且孔徑分佈指示碳中高位準之微孔隙度。
實例9
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以1.5rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達3.5小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有76.8F/cc之體積電容。
實例10
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以1.5rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達4.25小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有80.2F/cc之體積電容。
實例11
在CO2流率為1公升/分鐘之情況下以1.5rpm在旋轉爐中於850℃下活化經研磨椰炭(20g)達3.75小時。在具有1.5M TEA-TFB電解質於乙腈溶劑中之鈕扣電池中，活性碳具有78.9F/cc之體積電容。
對比實例A至F
使用CO2活化自酚醛清漆酚甲醛樹脂獲得比較實例 A。使用CO2活化自可溶酚甲醛樹脂獲得比較實例B。使用CO2活化自小麥粉粉末獲得比較實例C。使用蒸汽活化自椰殼粉末獲得比較實例D。使用KOH化學活化自小麥粉粉末獲得比較實例E。使用KOH化學活化自酚醛清漆甲醛獲得比較實例F。
如本文中所使用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」包括複數指示物。因此，例如，除非上下文另有明確指示，否則對「碳前驅物」之引用包括具有兩個或多個此等「碳前驅物」之實例。
本文中範圍可表達為自「約」一個特定值及/或至「約」另一特定值。當表達此範圍時，實例包括自一個特定值及/或至另一特定值。相似地，當將值表達為近似值時，藉由使用先行詞「約」，將理解，特定值形成另一態樣。將進一步理解，不管與另一端點相關還是獨立於另一端點，每一範圍之端點皆為顯著的。
除非另有特別說明，否則決不意欲將本文中闡述之任何方法解釋為要求以特定次序執行其步驟。因此，在方法請求項並非實質上敘述其步驟遵循之次序或申請專利範圍或描述中沒有另行具體說明步驟限於具體次序的情況下，決不意欲推斷任何特定次序。
亦應注意，本文中之敘述係關於以特定方式經「配置」或「調適」以起作用之組件。就此而言，此組件以特定方式經「配置」或「調適」以體現特定性質或功能，其中此等敘述為與對預期用途之敘述相對之結構性敘述。更具體而言， 本文中對組件經「配置」或「調適」之方式的引用表示組件之現存實體條件且因此作為組件之結構性特性之明確敘述。
當可使用連接詞「包含」揭示特定實施例之各種特徵、元件或步驟時，應理解，暗指包括可使用連接詞「由…組成」或「實質上由...組成」描述之實施例的替代實施例。因此，例如，包含椰殼材料之碳前驅物之暗指的替代實施例包括其中碳前驅物由椰殼材料組成之實施例及其中碳前驅物實質上由椰殼材料組成之實施例。
熟習此項技術者將顯而易見，在不脫離本發明之精神與範疇之情況下，可對本發明進行各種修改及變化。由於熟習此項技術者可想到併入本發明之精神及實質之所揭示實施例之修改、組合、子組合及變化，故應將本發明解釋為包括所附申請專利範圍及其等效物之範疇內之所有事物。
100‧‧‧設備
120‧‧‧爐
140‧‧‧椰炭
150‧‧‧容器
160‧‧‧CO2源
162‧‧‧擋板
170‧‧‧歧管

Claims (21)

  1. 一種形成活性碳之方法，該方法包含以下步驟：藉由在對於形成一碳材料有效之一碳化溫度下加熱椰殼材料來碳化該椰殼材料；及藉由在將該碳材料暴露至二氧化碳之同時在一活化溫度下加熱該碳材料來活化該碳材料，其中該活性碳包含具有1nm之一尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.2cm3/g之一組合孔隙體積；具有>1nm至2nm之一尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.05cm3/g之一組合孔隙體積；及<0.25cm3/g組合孔隙體積的具有>2nm之一尺寸的任何孔隙。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該碳前驅物實質上由椰殼材料組成。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該碳前驅物包含粉末狀椰殼。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該碳化溫度為600℃至800℃。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該碳化溫度為700℃至1000℃。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該碳材料在活化之前具有小於200微米之一平均粒徑。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該碳材料在活化之前具有1微米至10微米之一平均粒徑。
  8. 如請求項1所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該活性碳之該平均粒徑修改為小於20微米。
  9. 如請求項1所述之方法，其中具有1nm之一尺寸之該等孔隙提供0.2cm3/g至0.35cm3/g之一組合孔隙體積。
  10. 如請求項1所述之方法，其中具有>1nm至2nm之一尺寸之該等孔隙提供0.05cm3/g至0.25cm3/g之一組合孔隙體積。
  11. 如請求項1所述之方法，其中具有>1nm至2nm之一尺寸之該等孔隙提供0.1cm3/g至0.2cm3/g之一組合孔隙體積。
  12. 如請求項1所述之方法，其中該活性碳包含<0.05cm3/g組合孔隙體積的具有>2nm之一尺寸的任何孔隙。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該活性碳不含具有>2nm之一尺寸之任何孔隙。
  14. 如請求項1所述之方法，其中該活性碳包含0.3cm3/g之一總孔隙體積。
  15. 如請求項1所述之方法，其中該活性碳包含0.4cm3/g之一總孔隙體積。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該活性碳包含小於10重量%之一總氧含量。
  17. 一種活性碳，該活性碳根據如請求項1所述之方法生產。
  18. 一種具有至少一個電極之電化學雙層電容器(EDLC)，其中該至少一個電極包含根據如請求項1所述之方法生產之該活性碳。
  19. 如請求項18所述之電化學雙層電容器，其中該EDLC具有大於3V之電位元窗口。
  20. 一種具有大於3V之一電位元窗口之電化學雙層。
  21. 一種自椰殼之CO2活化獲得之活性碳，該活性碳包含： 具有1nm之一尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.2cm3/g之一組合孔隙體積；具有>1nm至2nm之一尺寸的孔隙，該等孔隙提供0.05cm3/g之一組合孔隙體積；及<0.25cm3/g組合孔隙體積的具有>2nm之一尺寸的任何孔隙。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9607775B2 (en) * 2013-08-30 2017-03-28 Corning Incorporated High-voltage and high-capacitance activated carbon and carbon-based electrodes
US9607776B2 (en) 2013-10-24 2017-03-28 Corning Incorporated Ultracapacitor with improved aging performance
CN107604456A (zh) * 2017-09-25 2018-01-19 宜宾屏山辉瑞油脂有限公司 一种具有超强吸附功能的纤维的制造方法
EP3733602A4 (en) * 2018-12-28 2021-03-03 Kuraray Co., Ltd. POROUS CARBON MATERIAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE AND USE
CN114829301A (zh) * 2019-12-25 2022-07-29 株式会社可乐丽 碳质材料、其制造方法、电双层电容器用电极活性物质、电双层电容器用电极和电双层电容器
TWI773410B (zh) * 2021-06-29 2022-08-01 國立高雄科技大學 多孔碳材之製法
CN113372737A (zh) * 2021-07-22 2021-09-10 四川轻化工大学 一种超级电容器用废旧轮胎热裂解炭黑电极材料的制备方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1048954C (zh) 1995-03-30 2000-02-02 日本酸素株式会社 多孔性碳质材料、其制造方法及其用途
US7625839B2 (en) 2000-05-09 2009-12-01 Mitsubishi Chemical Corporation Activated carbon for use in electric double layer capacitors
DE60113195T2 (de) * 2000-06-27 2006-07-06 Asahi Glass Co., Ltd. Aktivkohlematerial, Verfahren zu dessen Herstellung und elektrischer Doppelschichtkondensator, welcher dieses verwendet
US7799733B2 (en) 2004-03-31 2010-09-21 Council Of Scientific And Industrial Research Process for preparing high surface area carbon
AU2007319213B2 (en) * 2006-11-15 2014-06-12 Basf Se Electric double layer capacitance device
US8784764B2 (en) 2008-12-15 2014-07-22 Corning Incorporated Methods for forming activated carbon material for high energy density ultracapacitors
US8318356B2 (en) 2008-12-15 2012-11-27 Corning Incorporated Activated carbon materials for high energy density ultracapacitors
US8178155B2 (en) 2009-01-27 2012-05-15 Applied Materials, Inc. Carbon-based ultracapacitor
US8482901B2 (en) * 2010-01-22 2013-07-09 Corning Incorporated Microporous activated carbon for EDLCS
US8405955B2 (en) 2010-03-16 2013-03-26 Corning Incorporated High performance electrodes for EDLCS
US8593787B2 (en) 2010-04-21 2013-11-26 Corning Incorporated Electrochemical capacitor having lithium containing electrolyte
US8198210B2 (en) 2010-05-27 2012-06-12 Corning Incorporated Halogenated activated carbon materials for high energy density ultracapacitors
US8576541B2 (en) 2010-10-04 2013-11-05 Corning Incorporated Electrolyte system
WO2012047959A2 (en) * 2010-10-08 2012-04-12 Siemens Industry, Inc. Mesoporous activated carbon and methods of producing same
US8482900B2 (en) 2010-11-30 2013-07-09 Corning Incorporated Porous carbon for electrochemical double layer capacitors
US8564934B2 (en) 2011-04-07 2013-10-22 Corning Incorporated Ultracapacitor with improved aging performance
US8842417B2 (en) 2011-09-23 2014-09-23 Corning Incorporated High voltage electro-chemical double layer capacitor
US8809231B2 (en) 2011-09-28 2014-08-19 Corning Incorporated Method for making alkali activated carbon

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