[发明专利]基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法

说明书

一种基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法，属于超级电容器的领域。该方法为：将煤粉压片，制得煤粉阴极；将碳酸钠和碳酸钾充分混合制成熔盐，煤粉阴极单独插入熔盐中进行浸泡，清洗，干燥，得到超级电容器用活性炭粉；或将泡沫镍阴极、阳极插入熔盐中进行预电解，预电解完成后，将泡沫镍阴极取出，然后将煤粉阴极插入熔盐中进行电解，电解后，将煤粉阴极取出，清洗，干燥后得到超级电容器用活性炭粉。该方法可以制成的超级电容器用活性炭粉，可以作为性能优良的超级电容器活性炭电极材料，该方法具有原料来源广泛，对环境友好、成本较低、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及超级电容器的领域，具体涉及一种基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法。

背景技术

超级电容器是近几十年来发展的一种新型储能元件，同时具备传统电容的放电功率和化学电池储备电荷的能力，在航空航天、运输系统、国防以及通讯等诸多领域内均具有非常大的应用潜能。超级电容器具有循环性能良好、充放电速率较快、制作成本低廉、工作温度范围很宽、充放电效率高、漏电流极小，超大电容量等优良特性，是一种高效实用环保的能源储存装置，对环境不会产生污染。目前阶段，超级电容器领域的研究重点与难点落在怎样提高能量密度上，最行之有效的方法是寻找一种性能良好的电极活性材料。常用的电极材料包括碳质材料(活性炭、碳纳米管、石墨烯、炭纤维、纳米洋葱碳等)、金属氧化物(金属氢氧化物)、导电聚合物及复合材料等，其中碳材料在工业化上应用较广泛，具有一定的公认度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法，该制备方法以煤粉为原料，在碳酸钠：碳酸钾＝(45～70)：(55～30)(mol％)(其中最佳配比为59:41)的混合熔盐中，一种方法是将以压样机压成的煤粉压片在750℃～850℃的高温熔盐中浸泡一段时间得到低端品质的超级电容活性炭产品；另一种方法是以压样机压成的煤粉压片作阴极，镍基合金为惰性阳极，在经过预处理的750℃高温熔盐中施加电压，进行恒电位电解一段时间使煤粉进行脱氧增碳除杂反应，然后将压片提离熔盐冷却、用去离子水经超声清洗除去盐、干燥，得到高端品质的超级电容器活性炭产品。采用本发明的方法可以制成性能优良的超级电容器活性炭电极材料，具有原料来源广泛，对环境友好、成本较低、操作简单等优点。

本发明的一种基于熔盐利用煤制备超级电容器用活性炭粉的方法，包括以下步骤：

步骤1：煤粉压片的制备

将煤粉进行压片，得到煤粉压片；其中，所述的煤粉的平均粒径为0.1mm；

步骤2：准备

(1)将煤粉压片用铁丝固定在不锈钢丝集流体上，制得煤粉阴极；

将泡沫镍用铁丝固定在不锈钢丝集流体上，制得泡沫镍阴极；

将镍基合金与不锈钢丝集流体连接，制得阳极；

(2)将碳酸钠和碳酸钾充分混合，倒入坩埚中，再将坩埚置于反应器中，去除混合盐中的水分和杂质；其中，按摩尔比：碳酸钠：碳酸钾＝(45～70)：(55～30)，优选为，碳酸钠：碳酸钾＝59:41；

(3)将煤粉阴极、泡沫镍阴极、阳极均悬吊在碳酸钠和碳酸钾混合盐上方，封闭反应器，将反应器抽真空后，向反应器持续通入氩气，使得反应器内形成氩气气氛；

步骤3：浸泡实验

将反应器加热至碳酸钠和碳酸钾混合盐的熔化温度后，形成熔盐；继续加热至浸泡温度，将煤粉阴极单独插入熔盐中进行浸泡，浸泡1～12h后，清洗，干燥，得到超级电容器用活性炭粉；其中，浸泡温度比熔化温度多30℃～150℃；

其中，在750℃浸泡5h制备的超级电容器用活性炭粉的比容量可达到125F/g，而原料煤粉的比容量为20F/g。