[发明专利]比表面积可控的超级电容器活性炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种比表面积可控的超级电容器活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1、椰壳预处理：将含水量为15‑17％的椰壳由切碎装置切成长度在1‑2cm范围内的条状，置于破碎机中进行破碎处理，得粉碎料，将粉碎料用气流研磨成流动粉末，得干燥粉末，将干燥粉末挤压成球形物料，得预处理椰壳；S2、干馏炭化：将预处理椰壳置于炭化炉中，得炭化料；S3、搅拌除杂，得搅拌料；S4、初步造孔；S5、再扩孔，得粗物料；S6、物理除杂得成品。本发明以椰壳为原料，全过程采用物理法生产，保证炭材料洁净度的同时，对炭材料的孔径进行调控，制得的成品超级活性炭的总比表面积2000‑2200m²/g，比电容为60‑80F/g。

技术领域

本发明涉及超级活性炭制备领域。更具体地说，本发明涉及一种比表面积可控的超级电容器活性炭的制备方法。

背景技术

超级电容器是利用电极/电解质交界面上的双电层或发生的二维/准二维法拉第反应来储能的一种新型电储能器件。根据超级电容器的工作原理，为了使超级电容器获得较大的容量，电极材料需要具有化学惰性、比表面积大、导电性好、纯度高等特性，目前使用最多的电极材料为多孔碳材料，包括活性炭粉末、活性炭纤维、碳纳米管和碳气凝胶，其中，活性炭粉末的来源可为生物质，从原头上确保绿色无污染，具有锂电池无法比拟的独特优势。

但是，目前市售的活性炭适合作为电极材料的确很少，首先，活性炭制作过程多使用化学方法，或者化学结合物理方法制备活性炭，清洗困难；其次，活性炭孔径难于控制，孔径太大炭表面的吸附力下降，吸附电解质离子形成双电层的有效性下降，且孔径过大也伴随着比表面积的减少，孔径太小，电解质离子无法进入孔隙、或者迁移扩散速度慢难以达到炭表面，无法形成双电层，故如何在保证炭材料洁净度的同时，对炭材料的孔径进行调控，提高表面积利用率，形成有效双电层电容，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种比表面积可控的超级电容器活性炭的制备方法，其以可再生资源椰壳为原料，全过程采用物理法生产，保证炭材料洁净度的同时，对炭材料的孔径进行调控，制得的成品超级活性炭的总比表面积2000-2200m²/g，比电容为60-80F/g。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种比表面积可控的超级电容器活性炭的制备方法，包括以下步骤：

S1、椰壳预处理：将干燥后含水量为15-17%的椰壳由切碎装置切成长度在1-2cm范围内的条状，置于破碎机中进行破碎处理，过80-90目筛，得粉碎料，将粉碎料用气流研磨成流动粉末，将流动粉末在90-100℃的条件下干燥30-40min，得干燥粉末，将干燥粉末通过塑料成型装置挤压成直径为0.5cm的球形物料，得预处理椰壳；

S2、干馏炭化：将预处理椰壳置于炭化炉中，控制炭化炉内起始温度80℃，以10℃每分钟升温至100℃反应20-30 min，以每分钟升温100℃的速度升温至400℃反应1-2h，以每小时50℃的速度升温至炭化炉内温度为700℃，继续反应23-25 h后，以每小时升温150℃的速度升温至炭化炉内温度为900℃，反应0.8-1 h，炭化炉内温度以每小时300℃的速度降至室温，得炭化料；

S3、搅拌除杂：将炭化料置于搅拌机中，调控搅拌机的转速为60r/min，搅拌40-50min，将搅拌除杂后的炭化料置于粉碎机中粉碎，过50-60目筛，得搅拌料；

S4、初步造孔：将搅拌料置于活化炉中，通入高温水蒸汽，控制高温水蒸汽流速为2.8-3.3m³/h，压力为3.8-4.3MPa，温度为1180-1250℃，反应11-13h；