[发明专利]生产高度活化的、单片式网状生物炭电极的方法

权利要求书

1.一种用于制造超级电容器、赝电容器、电池或燃料电池的方法，所述方法包括将连接或附接到电荷收集器的网状单片式生物炭电极、隔膜、和溶剂化的或固体的电解质进行组合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述网状单片式生物炭电极是从高温炭化后的预网状化的生物质晶片获得的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预网状化的生物质晶片包括一种或多种用预活化剂浸渍的机械转化、预处理的生物质材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述生物质材料经由铣削、锤磨、喷射铣削、研磨、切割或替代的铣削/研磨操作，被机械地转化到最长尺度为20微米至2毫米的尺寸范围。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，预活化剂添加物为酸、碱性盐、中性盐或有机溶剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，液体酸是从由甲酸、过甲酸、乙酸、过乙酸、硼酸或硝酸或其任何混合物、或过氧化氢构成的组中选择的。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述碱性盐是从由氢氧化钾、氢氧化钠和其他金属盐或它们的任何混合物构成的组中选择的。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，溶剂是水或有机溶剂，并且有机溶剂是从甲醇、乙醇、甲苯、二甲基甲酰胺或己烷、或它们的任何混合物构成的组中选择的。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预活化剂的加载量相对于生物质质量在5wt％至91wt％之间。

10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述生物质晶片是在压制系统中根据以下条件在升高的温度和压力下进行预网状化的：

a.温度范围为80℃至250℃；并且

b.压力范围为1000psi至60,000psi。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括使用脱模化合物涂覆压板系统以避免烘烤的预网状化生物质晶片粘连在压板模具设备上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述脱模化合物是与所述生物质相容的有机化合物。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述脱模化合物是从由橄榄油、菜籽油、玉米油、普通植物油、坚果油、种子油或任何植物脂肪或任何动物脂肪构成的组中选择的，并且其中所述脱模化合物是通过润湿和铺展、或通过喷射涂覆方式涂覆的。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，热压时间中的网状化烘烤时间为1至180分钟。

15.根据权利要求2所述的方法，其中，高温炭化在经过吹扫的高温炉中进行，以将预网状化的生物质晶片转化为最终的网状单片式生物炭电极。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，炭化温度范围为700℃至1100℃，并且是根据施加给炭化炉的加热功率以5至20℃/分钟的升温速率实现的。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，平坦的(或预定弯曲的或成形的)陶瓷或金属的保持器用于在炭化期间保持和压制预网状化的生物质晶片，从而在炭化的同时将最后的网状形状保持或浸渍成预网状化的炭化生物质晶片。

18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，筛网被插入在保持器的界面和生物质晶片的一个或两个面上的炭化生物质晶片之间，以允许在炭化炉中时进行脱气，从而防止焦油、糖、多糖、低聚物或其他有机残留物在所得到的电极的炭化孔中或在经炭化的所得到的电极的表面上的任何集结。