本申请提供一种活性炭及其制备方法、电容器，涉及能源技术领域。该活性炭具有层层递进的孔径结构，电解液离子首先通过活性炭材料表面缝隙、粉体间隙等进入介孔中，介孔孔结构提供了足够稳定的离子迁移通道，离子通过介孔能够比较轻易地进入第一微孔中，这种结构将保证电解液离子能够轻易吸附填充第一微孔，这确保了碳材料具有足够高的大电流充放性能。当第一微孔填充完成后，电解液离子能够更有利地扩散至第二微孔，第二微孔具有恰当的离子吸附空间，第二微孔结构表面能很好地吸附一层电解液离子。可以使活性炭产品保持较高的质量比电容，同时又具有稳定的电化学循环性能。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及能源，尤其涉及一种活性炭及其制备方法、电容器。
技术介绍
1、我国超级电容器市场增长迅速，运用场景多，如电车、节能电梯、风电设备等。活性炭作为超级电容器的核心材料电极，其需求量也日益增多。现有技术中，活性炭主要是通过活化作用实现制备，活化过程主要分为物理活化和化学活化。
2、碱活化法产品的特点是高微孔比例、高比表面积，丰富的微观孔径结构提供了大量的离子吸附位点，这类活性炭产品具有高的质量比电容。但是活性炭中的微孔在循环过程中会出现部分结构坍塌，使得离子吸附空间减少，孔径结构中丰富的微孔比例下降，将导致超级电容器循环容量迅速衰减。
3、目前传统碱活化工艺通过调控活化工艺参数、混碱方法及混碱工艺参数等途径，仍然难以稳定、精准地制备出高容量、高循环寿命的活性炭，这可能是因为工艺规模化生产中很难调控反应的均匀性，在高温活化过程中容易过度反应，导致介孔含量过高。辅料中碱金属元素也会在高温反应过程中深入孔隙中，导致后续处理工艺繁杂，存在成本高的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种活性炭及其制备方法、电容器，旨在解决现有活性炭成本高、难以兼顾容量和循环寿命的问题。
2、为实现以上目的，本申请提供一种活性炭，所述活性炭在1-3 nm孔径分布中存在三个特征孔容峰：a峰位、b峰位、c峰位；
3、a峰位的孔径在1nm-1.2 nm，孔容峰值位于0.02-0.05 cc/g；优选地，a峰位的孔容峰值位于0.03-0.05 cc/g；</p>4、b峰位的孔径在1.5 nm-1.7 nm，孔容峰值位于0.008-0.03 cc/g；优选地，b峰位的孔容峰值位于0.02-0.03 cc/g；
5、c峰位的孔径在1.9 nm-2.3 nm，孔容峰值位于0.001-0.01 cc/g；优选地，c峰位的孔容峰值位于0.005-0.01 cc/g。
6、在一些实施例中，所述活性炭的介孔孔容为0.01 -0.10 cc/g。优选地，所述活性炭的介孔孔容为0.05 -0.09cc/g。
7、在一些实施例中，所述活性炭的比表面积为1400- 2000 m2/g。
8、在一些实施例中，满足以下条件中的至少一个：
9、（1）所述活性炭的总孔容为0.6-0.9 cc/g；
10、（2）所述活性炭的微孔孔容占总孔容的比例为85%- 95%；
11、（3）所述活性炭的振实密度为0.28-0.40 g/cc；
12、（4）所述活性炭的压实密度为0.45-0.6 g/cc；
13、（5）所述活性炭的水分含量＜3%；
14、（6）所述活性炭的粉末电导率为10 - 40 s/cm；
15、（7）所述活性炭的中值粒径为3 -8 um。
16、本申请还提供一种上述的活性炭的制备方法，包括：
17、将碳化料与活化剂混合，得到混合料；
18、将所述混合料在惰性气体和co2气体中进行第一活化，得到造粒料；
19、将所述造粒料在水蒸气中进行第二活化，得到活化料；
20、将所述活化料进行纯化、粉碎、烧结，得到所述活性炭。
21、在一些实施例中，满足以下条件中的至少一个：
22、a.所述碳化料包括石油焦、煤、椰壳、杏壳、核桃壳、竹子、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氯乙烯、沥青中的至少一种；
23、b.所述活化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的至少一种；
24、c.所述混合的方式为机械混合；
25、d.所述碳化料与所述活化剂的质量比为1：（1.2-2.5）。
26、在一些实施例中，满足以下条件中的至少一个：
27、e.所述惰性气体的流量为200-1000 sccm；
28、f.所述co2气体的流量为5-200 sccm；
29、g.所述第一活化的温度为350-650 ℃；
30、h.所述第一活化的保温时间为10-60 min。
31、在一些实施例中，满足以下条件中的至少一个：
32、a.所述水蒸气的流量为0.1 l/min-0.3 l/min；
33、b.所述第二活化的温度为550 -800 ℃；优选地，所述第二活化的温度为700 -800℃；
34、c.所述第二活化的保温时间为1-3h。
35、在一些实施例中，所述纯化包括水清洗和酸清洗；所述制备方法满足以下条件中的至少一个：
36、d.所述水与所述碳化料的质量比为1-100：1；
37、e.所述酸的质量浓度为10-30 %；
38、f.所述酸包括硫酸、盐酸、氢氟酸和硝酸中的至少一种。
39、本申请还提供一种电容器，以上述的活性炭为电极。
40、与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
41、本申请提供的活性炭控制合适的孔径范围，在1-3 nm孔径分布中存在三个特征孔容峰：a峰位、b峰位、c峰位，可以使活性炭产品保持较高的质量比电容，同时又具有稳定的电化学循环性能。在超级电容器器件中，电解液离子首先通过活性炭材料表面缝隙、粉体间隙等进入介孔中，介孔（c峰）孔结构提供了足够稳定的离子迁移通道，离子通过介孔（c峰）能够比较轻易地进入第一微孔（b峰）中，这种结构将保证电解液离子能够轻易吸附填充第一微孔，这确保了碳材料具有足够高的大电流充放性能。当第一微孔填充完成后，电解液离子能够更有利地扩散至第二微孔（a峰），第二微孔具有恰当的离子吸附空间（电解液离子直径 ~ 0.68 nm），第二微孔结构表面能很好地吸附一层电解液离子。这种层层递进的孔径结构能够确保足够的电解液离子顺利扩散并吸附在活性炭孔结构中，同时合适的介孔和第一微孔保证了材料的电化学循环稳定性。
42、本申请提供的活性炭的制备方法采用低温造粒-活化工艺，可以实现连续式作业，提高了生产产能。该方法主要采用复合活化工艺实现活性炭的介孔孔容调控，通过co2辅助造粒以及水蒸气二次激活活化的方式促进了活性炭介孔孔容的扩张，实现了活性炭高温循环稳定性的提升，兼顾了活性炭产品的质量比电容及循环稳定性。该方法主要特点是低温活化工艺，规避了高活化温度导致的碱金属离子在活性炭孔隙中的深度嵌入，极大降低了纯化工艺处理成本。
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【技术保护点】
1.一种活性炭，其特征在于，所述活性炭在1-3 nm孔径分布中存在三个特征孔容峰：A峰位、B峰位、C峰位；
2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述活性炭的介孔孔容为0.01 -0.10cc/g。
3.根据权利要求1或2所述的活性炭，其特征在于，所述活性炭的比表面积为1400-2200 m2/g。
4.根据权利要求3所述的活性炭，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
5.一种如权利要求1至4任一项所述的活性炭的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的活性炭的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
7.根据权利要求5所述的活性炭的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
8.根据权利要求5所述的活性炭的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
9.根据权利要求5所述的活性炭的制备方法，其特征在于，所述纯化包括水清洗和酸清洗；所述制备方法满足以下条件中的至少一个：
10.一种电容器，其特征在于，以权利要求1至4任一项所述的活性炭为电极。
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【技术特征摘要】
1.一种活性炭，其特征在于，所述活性炭在1-3 nm孔径分布中存在三个特征孔容峰：a峰位、b峰位、c峰位；
2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述活性炭的介孔孔容为0.01 -0.10cc/g。
3.根据权利要求1或2所述的活性炭，其特征在于，所述活性炭的比表面积为1400-2200 m2/g。
4.根据权利要求3所述的活性炭，其特征在于，满足以下条件中的至少一个：
5.一种如权利要求1至4任一项所述的活性炭的制备方法，其特征在于，包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子坤，谭恒锋，王硕，黄友元，
申请(专利权)人：深圳市贝特瑞新能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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