[发明专利]一种高比表面积、高纯度超级电容活性炭的制备方法

说明书

本申请涉及超级活性炭的制备工艺领域，具体公开了一种高比表面积、高纯度超级电容活性炭的制备方法，其包括以下步骤：步骤1，原料酚醛树脂的选取；步骤2，将步骤1中的酚醛树脂放入回转炉的非金属材质炉膛，氮气保护下，升温至600～800℃，保温2小时，加热及保温过程全程搅拌形成原料炭，降温至室温得到炭料；步骤3，将步骤2得到的炭料使用湿法研磨进行破碎；破碎后离心后干燥得到炭粉；步骤4，将步骤3中的炭粉置于非金属材质炉膛内，惰性气体保护下，逐渐升温至700～1000℃，水蒸气活化1～5h，降至室温得到高纯度超级活性炭。采用本工艺制备超级活性炭过程简单且可批量生产；制备的超级活性炭纯度高、低灰分。

技术领域

本申请涉及超级活性炭的制备工艺领域，尤其是涉及一种高比表面积、高纯度超级电容活性炭的制备方法。

背景技术

超级电容器作为一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、绿色环保、工作温度宽及充放电迅速等优点，在新能源汽车及城市公交车的动力系统中有重要的应用价值。使用超级电容器作为汽车的驱动能源，可以有效降低污染气体排放，降低城市噪音污染，改善居民生存环境。

超级电容器充放电速度及使用稳定性与其所使用的电极材料有关。超级电容器一般选用高导电性、高比表面积活性炭作为炭电极材料。目前市场制备超级活性炭的原料和方法繁多：采用果壳椰壳或者煤炭进行粉碎后碳化活化是最常用的方法；而活化剂则采用水蒸气或者KOH。通常水蒸气活化由于活性不够，导致活性炭比表面较低，使用KOH活化，钾残留较高，洗涤及回收过程繁琐，导致批量生产成本不易控制。此外采用煤炭或者生物基质碳源，产品内成分复杂，灰分较高，制备出的电极材料循环寿命降低。申请公布号为CN109179410A的专利文献制备的稻壳基活性炭比表面在2094.15m2/g，但其杂质较多，工艺复杂。申请公布号为CN109467085A和CN109694062A的专利文献采用生物基质碳源制备出高纯度活性炭，但是制备过程复杂、清洗纯化步骤繁多，比表面积不易控制。申请公布号为CN106744945 A的专利文献公布了一种高纯度活性炭制备方法，但其制备过程中除去金属杂质时温度高达2000℃以上，生产时间长且对设备要求较高。

发明内容

为了解决上诉技术存在的问题，本申请提供了一种高比表面积、高纯度超级电容活性炭的制备方法，本制备方法过程简单，可批量生产，且制备的超级电容活性炭纯度高、低灰分。

本申请的上述申请目的是通过以下技术方案得以实现的：一种高比表面积、高纯度超级电容活性炭的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，酚醛树脂原料的选取，酚醛树脂产品的金属含量＜5.5ppm；

步骤2，将步骤1中的酚醛树脂放入回转炉的非金属材质炉膛，氮气保护下，升温至600～800℃，保温2小时，加热及保温过程全程搅拌形成原料炭，降温至室温得到炭料；

步骤3，将步骤2得到的炭料使进行湿法研磨进行破碎；破碎后离心后干燥得到炭粉；

步骤4，将步骤3中的炭粉置于非金属材质炉膛内，惰性气体保护下，逐渐升温至700～1000℃，水蒸气活化1～5h，自然降温降至室温得到高纯度超级活性炭。

通过采用上述技术方案，预处理除去酚醛树脂表面的灰尘和选用金属含量＜5.5ppm，的酚醛树脂，进一步降低酚醛树脂的金属含量，保证金属杂质尽量少混入产品中；非金属材质炉膛的使用，进一步避免引入金属杂质，形成的原料炭的金属含量低，具有较高的原料炭质量；用行星球磨机将炭料打碎为粒径为50纳米以下的炭粉再进行活化处理，可得到灰分低且纯度高的活性炭，采用本工艺制备超级活性炭过程简单且可批量生产；制备的超级活性炭纯度高、低灰分。

优选的，步骤2升温过程中，在200℃以下时，升温速度≤4℃/min，在200℃以上时，升温速度为4～10℃/min。