一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法及电容器技术

本申请涉及一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法及电容器，包括以下步骤：将炭原料粉碎至平均粒径为第一设定数值的炭粉；所述第一设定数值的取值范围为：大于5微米，且小于50微米；将活化剂加入所述反应装置中加热至熔融态后，将所述炭粉加入所述反应装置中进行混合；控制所述反应装置的温度继续上升，直至所述炭粉与所述活化剂的混合物固化得到固化料；将所述固化料放置入反应炉内，对所述固化料进行活化，获得相应的活化物；对所述活化物进行后处理，并将后处理后的活化物置于烘干设备中进行干燥；将干燥后的活化物进行磨粉，将粒度磨至第二设定数值后，得到相应的活性炭。其可以降低活性炭的灰份和杂质。

【技术实现步骤摘要】
一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法及电容器
本公开涉及碳基电极材料领域，尤其涉及一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法及电容器。
技术介绍
目前，制备双电层电容器活性炭的方法主要采用化学法，活化剂是以KOH为主的碱金属氢氧化物，炭原料采用石油焦、树脂类碳化物、椰壳类果壳炭化物等，活化容器的材质需要采用不锈钢或镍质材料等，这些环节均会残留或引入难以完全去除的灰份。仔细分析活性炭中的灰份，发现主要由三部分组成：碱金属盐；重金属的镍、铬、铁的盐类；沙粒与其它无机物。其碱金属盐；重金属的镍、铬、铁的盐类；沙粒与其他无机物的来源为碱金属盐活化剂、混进炭颗粒的重金属、所用容器被腐蚀后带来的重金属的镍、铬、铁的盐类、炭原料本身的无机物。而现有的制备双电层电容器活性炭的制备方法得到的双电层电容器活性炭具有灰份难以降低。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法及电容器，其可以降低活性炭的灰份和杂质。根据本公开的一方面，提供了一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，包括以下步骤：将炭原料粉碎至平均粒径为第一设定数值的炭粉；其中，所述第一设定数值的取值范围为：大于5微米，且小于50微米；将活化剂加入所述反应装置中加热至熔融态后，将所述炭粉加入所述反应装置中进行混合；其中，加入至所述反应装置内的所述炭粉与所述活化剂的质量比为设定比值；控制所述反应装置的温度继续上升，直至所述炭粉与所述活化剂的混合物固化得到固化料；>将所述固化料放置入反应炉内，对所述固化料进行活化，获得相应的活化物；对所述活化物进行后处理，并将后处理后的活化物置于烘干设备中进行干燥；将干燥后的活化物进行磨粉，将粒度磨至第二设定数值后，得到相应的活性炭。在一种可能的实现方式中，所述第一设定数值的取值范围为：大于或者等于20微米，且小于或者等于35微米。在一种可能的实现方式中，所述反应装置为带有搅拌器的反应釜；所述第一设定数值的取值范围为：大于或者等于20微米，且小于或者等于30微米。在一种可能的实现方式中，所述活化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钠与氢氧化钾的混合物、碳酸钠、碳酸钾、氯化钾、氯化钠、氯化镁中的至少一种；所述炭粉包括石油焦、沥青基碳材料、沥青碳化物、中间相碳微球、树脂碳化物、果壳碳化物中的至少一种；所述设定比例的取值范围为：大于或者等于1：1.2，且小于或等于1：2.8。在一种可能的实现方式中，所述设定比值的取值范围为：大于或者等于1：1.5，且小于或者等于1：2.0。在一种可能的实现方式中，所述设定比值的取值范围为：大于或者等于1：1.6，且小于或者等于1：1.8。在一种可能的实现方式中，将所述固化料放置入反应炉进行活化，获得活化物，包括：将所述固化料置于所述反应炉内，并在所述反应炉内通入惰性气体；以第一设定速率将所述反应炉提升至第三设定温度，并保温第一设定时间；控制所述反应炉降温至第二设定温度，由所述反应炉内取出活化后的固化料，得到所述活化物；其中，由所述反应炉内取出活化后的所述固化料时，还包括对活化后的所述固化料进行洒水溶解的操作；其中，所述第一设定速率的取值范围为：大于或等于10℃/min，且小于或等于20℃/min；所述第三设定温度的取值范围为：700℃—850℃；所述第一设定时间的取值范围为：1.5h—3h；所述第二设定温度的取值范围为：450℃—550℃。在一种可能的实现方式中，所述惰性气体为氮气；所述第一设定速率为15℃/min；所述第二设定温度为500℃；所述第三设定温度的取值范围为：760℃—800℃；所述第一设定时间取值范围为：100min—150min。在一种可能的实现方式中，对所述活化物进行后处理，包括：对所述活化物第一次水洗；其中，第一次水洗后的所述活化物呈第一设定酸碱度；对第一次水洗后的所述活化物在第二设定时间下进行第一次酸煮；对第一次酸煮后的所述活化物进行第二次水洗，第二次水洗后的所述活化物呈第二设定酸碱度；对第二次水洗后的所述活化物进行第二次酸煮；对所述第二次酸煮后的所述活化物进行第三次水洗；其中，第三次水洗后的活化物呈第三设定酸碱度；所述第一设定酸碱度的PH值为12，所述第二设定酸碱度的PH值为5，所述第三设定酸碱度的PH值为7；所述第二设定时间的取值范围为：1h—3h；所述第一设定温度为120℃；所述活化物的干燥时间为三小时；所述第二设定数值为7nm—10nm。根据本申请的另一方面，还提供了一种电容器，包括采用前面任一所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法制备出的活性炭。本公开实施例低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，通过将活化前的炭原料通过破碎机进行磨粉，并且控制粒径，使颗粒的平均粒径大于5微米，且小于50微米。其中平均粒径越小，其比表面积会越大，在活化过程中以碱金属化合物为主的活化剂与炭原料的接触面积越大，在碱碳比不变的情况下，用这样混合均匀的活化剂和炭粉之后进行活化，活化产物的比表面积和孔容积提高很多，灰份容易处理。炭粉平均粒径越小，从颗粒表面到颗粒内部活化的时间越短，颗粒表里活化品质差别越小，表里活化程度相同，内外孔隙连通，活化中以碱金属蒸汽的形式深入到活化料中的碱性金属，以及碳化料本身中的金属与非金属的硫生成的盐类，有了内外连通的孔隙，经过酸煮、水洗脱离活化料而被去除。被磨细的炭粉中包括混入的砂砾及金属化合物，其在活化过程中，长时间与熔融的碱性金属化合物反应，有的完全生成溶于水的盐类，有的完全生成溶于酸的盐类，这些盐类用酸煮、水洗被除掉。综上，本公开实施例低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法可以将灰份与杂质去除，从而提升活性炭的性能。其灰份含量可以达到小于或者等于0.05％，钾离子含量小于或等于0.006％，镍离子含量小于或等于0.002％，铬离子含量小于或等于0.001％，铁离子含量小于或等于0.0015％。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出本公开实施例的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法的工艺流程图；图2示出本公开实施例的实施例1和比较例1的5000次恒流放电曲线图；图3示出本公开实施例的实施例1和比较例1的比电容保持率图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n将炭原料粉碎至平均粒径为第一设定数值的炭粉；其中，所述第一设定数值的取值范围为：大于5微米，且小于50微米；/n将活化剂加入所述反应装置中加热至熔融态后，将所述炭粉加入所述反应装置中进行混合；其中，加入至所述反应装置内的所述炭粉与所述活化剂的质量比为设定比值；/n控制所述反应装置的温度继续上升，直至所述炭粉与所述活化剂的混合物固化得到固化料；/n将所述固化料放置入反应炉内，对所述固化料进行活化，获得相应的活化物；/n对所述活化物进行后处理，并将后处理后的活化物置于烘干设备中进行干燥；/n将干燥后的活化物进行磨粉，将粒度磨至第二设定数值后，得到相应的活性炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将炭原料粉碎至平均粒径为第一设定数值的炭粉；其中，所述第一设定数值的取值范围为：大于5微米，且小于50微米；
将活化剂加入所述反应装置中加热至熔融态后，将所述炭粉加入所述反应装置中进行混合；其中，加入至所述反应装置内的所述炭粉与所述活化剂的质量比为设定比值；
控制所述反应装置的温度继续上升，直至所述炭粉与所述活化剂的混合物固化得到固化料；
将所述固化料放置入反应炉内，对所述固化料进行活化，获得相应的活化物；
对所述活化物进行后处理，并将后处理后的活化物置于烘干设备中进行干燥；
将干燥后的活化物进行磨粉，将粒度磨至第二设定数值后，得到相应的活性炭。


2.根据权利要求1所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一设定数值的取值范围为：大于或者等于20微米，且小于或者等于35微米。


3.根据权利要求2所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：所述反应装置为带有搅拌器的反应釜；
所述第一设定数值的取值范围为：大于或者等于20微米，且小于或者等于30微米。


4.根据权利要求2所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：所述活化剂包括氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钠与氢氧化钾的混合物、碳酸钠、碳酸钾、氯化钾、氯化钠、氯化镁中的至少一种；
所述炭粉包括石油焦、沥青基碳材料、沥青碳化物、中间相碳微球、树脂碳化物、果壳碳化物中的至少一种；
所述设定比例的取值范围为：大于或者等于1：1.2，且小于或等于1：2.8。


5.根据权利要求4所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：所述设定比值的取值范围为：大于或者等于1：1.5，且小于或者等于1：2.0。


6.根据权利要求5所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征在于：所述设定比值的取值范围为：大于或者等于1：1.6，且小于或者等于1：1.8。


7.根据权利要求1所述的低灰份含量双电层电容器活性炭的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，李修强，
申请(专利权)人：天津合众汇能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12