[发明专利]一种水蒸气活化超级电容炭精制方法

说明书

本发明公开了一种水蒸气活化超级电容炭精制方法，包括以下步骤：原料准备、高温活化、高温钝化、除磁、碱洗、酸洗、除氯、洗涤除磁、干燥、低温钝化、破碎、除磁、包装。该方法选择比表面积在1200‑1400m²/g的炭作为基炭，提高活化温度，并在碱洗、酸洗前后分别进行钝化，使得制得的超级电容炭的性能稳定，孔径分布更合理。该工艺提高生产效率和产能，降低设备投入成本，有助于产品稳定性保持。

技术领域

本发明涉及超级电容炭制备技术领域，具体涉及一种水蒸气活化超级电容炭精制方法。

背景技术

在节能环保越来越重要的今天，超级电容器作为一种新型储能装置可以在某些方面取代传统铅蓄电池，同时它的应用也越来越引起世界各国的重视。超级电容器主要由电极、集流体、电解质和隔膜4部分组成，其中电极材料是影响超级电容器性能和生产成本的最关键因素。

而超级电容器的制作需要超级电容炭作为电极材料，超级电容炭在作为电极材料时其大孔径孔作为离子缓冲，中孔作为离子通道，微孔可使电荷存储最优化；表面官能团可以提高水系电解液的可浸润性，降低扩散电阻，产生赝电容；电导率可以提高循环稳定性和倍率性能。因此超级电容炭在超级电容器中的应用是其它活性炭所无法比拟的。

而目前超级电容炭的制备方法，如专利号201610153504.6（3D网络孔结构超级电容炭及其制备方法）中提出采用ZnCl₂ 活化制备出发达的中大孔，再用KOH在中大孔内造出丰富的微孔，并将孔隙连通；最后用高温水蒸气精制，打开封闭的孔隙并清除孔道内残留的炭微粒，获得内部相互贯通的3D网络孔结构；比表面积可达1500～2500m² /g，但其在活化过程中引入了氯离子，使所制得的产品在应用于超级电容器时，对器件产生腐蚀，且会对超级电容器循环寿命和电化学性能造成影响，同时生产成本高。如何在提高比表面积的同时，确保产品的稳定性，是本领域技术人员致力于解决的事情。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种水蒸气活化超级电容炭精制方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种水蒸气活化超级电容炭精制方法，包括以下步骤：

步骤1）原料准备：选择比表面积在1200-1400m²/g的炭作为基炭；

步骤2）高温活化：在800-1000℃的高温条件下,将步骤1）中的基炭加入到回转炉中，并通入水蒸气，水蒸气流量控制在150-200kg/h间，活化4-5h；

步骤3）高温钝化：维持回转炉炉内温度在900-1000℃，通入氮气，至基炭中的含氧官能团含量低于0.1mmol/g；

步骤4）除磁：经步骤3）高温钝化后的基炭经电磁除铁器除磁，使基炭中的铁含量降至200ppm以下；

步骤5）碱洗：将经步骤4）除磁后的基炭置于浓度为5%的氢氧化钠溶液中碱洗4h；

步骤6）酸洗：经步骤5）后的基炭置于浓度为5%的稀酸溶液中酸洗24h；

步骤7）除氯：在纯水中煮沸2-3h，至基炭中的氯含量低于20ppm；

步骤8）洗涤除磁：经去离子水、95%的乙醇、双氧水中的任一一种洗涤至基炭中的铁含量降至50ppm以下；

步骤9）干燥：将基炭烘干至其含水量不超1%；

步骤10）低温钝化：在400-600℃下将基炭再次置于回转炉内，通氮气进行低温钝化，至基炭中的含氧官能团含量低于0.1mmol/g，得到炭样；

步骤11）破碎：将经步骤10）后的炭样进行破碎，粒径在2000目以下；

步骤12）除磁：再次经电磁除铁器除磁至炭样中的铁含量小于30ppm；