基于吸附炭材料的多孔碳材料、高温热冲击KOH活化制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115893408A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211271618.2(22)申请日2022.10.18(66)本国优先权数据202210850996.X2022.07.19CN(71)申请人山东润生生物科技有限公司地址251900山东省滨州市无棣经济开发区星湖三路9号(72)发明人请求不公布姓名(74)专利代理机构杭州君锐达知识产权代理有限公司33544专利代理师黄欢娣(51)Int.Cl.C01B32/348(2017.01)C01B32/318(2017.01)H01G11/34(2013.01)权利要求书1页说明书6页附图8页(54)发明名称基于吸附炭材料的多孔碳材料、高温热冲击KOH活化制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种基于吸附炭材料的多孔碳材料、高温热冲击KOH活化制备方法及应用，本发明将吸附炭材料和KOH混合均匀后的混合物料进行热冲击活化得到多孔碳材料，所制备的多孔碳材料展现出了比表面积大、孔径分布窄、孔隙丰富的结构特征，以及与管式炉制备多孔活性碳相比较高的吡啶氮等含氮官能团含量，提高了电极材料的电化学性能表现，具有高比电容和优异的倍率性能。组装的超级电容器也具有优异的电化学性能，在以EMIMBF4作为电解液时，吸附炭超级电容器的功率密度为1000Wkg‑1，能量密度达到92.78Whkg‑1。本发明制备步骤简单、耗时短、成本低、材料具有高比电容和良好的倍率性能，同时也显示出高的能量密度和功率密度，是应用于超级电容器有前途的电极材料。CN115893408ACN115893408A权利要求书1/1页1.一种基于吸附炭材料的多孔碳材料高温热冲击KOH活化制备方法，其特征在于，具体为：将吸附炭材料和KOH混合均匀后的混合物料进行热冲击活化得到多孔碳材料，其中，热冲击温度为800～900℃，热冲击时间为5～10s。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用研钵研磨将吸附炭材料和KOH混合均匀。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，热冲击碳化的条件为电流‑电压‑时间分别对应9A，7V，5～10s。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，吸附炭材料与KOH粉末的质量比为1:1～3。5.一种权利要求1‑6任一项所述制备方法制得的多孔碳材料。6.根据权利要求5所述的多孔碳材料，其特征在于，多孔碳材料中，N元素含量大于1％。7.一种权利要求5‑6任一项所述多孔碳材料作为电极材料在超级电容器中的应用。2CN115893408A说明书1/6页基于吸附炭材料的多孔碳材料、高温热冲击KOH活化制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于新能源材料中的超级电容器领域，具体涉及一种基于高温热冲击KOH活化的多孔碳材料的制备及其在超级电容器上的应用。背景技术[0002]进入到21世纪，化石能源短缺和随之而来环境污染问题受到世界各国的重视，太阳能、风能、氢能、地热能、潮汐能、生物质能等新能源因其环保无污染，可持续健康发展等特点已经得到各国科研工作者的广泛研究。我国目前正在走向一条绿色低碳可持续发展道路、以更低的资源环境和碳排放代价促进低碳经济发展模式逐渐取代了传统的高污染发展模式。但上述几种新能源在自然界中的储存和和收集相当不便，因此对更符合可持续发展要求的生物质能源的开发和研究显得尤为重要。生物质能源具有来源广泛和环境可持续等特点，但生物质能源中的典型代表，多孔碳材料组装的碳基超级电容器能量密度较低，在实际应用中面对巨大的挑战。因此，探索简单高效的技术来替代传统的制备技术是提高碳基超级电容器能量密度的关键。[0003]碳基超级电容器作为一种新型储能器件，因其具有循环寿命长、功率密度高、充放电速度快等优势，被认为是最有前途的新一代高性能电源产品之一。对于碳基超级电容器而言，对于碳材料超级电容器而言，影响其能量密度表现的关键因素是正负极碳材料比电容，提升比电容可以通过含氮官能团的高比例提供的赝电容和电解质润湿性的提高来实现。但目前传统管式炉制备方式会大大损失氮元素含量。且该传统方法制备过程繁琐，时间长，成本高，污染环境。因此迫切需要研发一种高效、低成本制备多孔碳材料的方法。高温热冲击法(HTS)作为一种新颖的电焦耳加热技术，可以在超短时间内(<10毫秒)，将原材料加热到3000K以上的温度，实验过程中样品的升/降温速率均高达105K/s，完成从原材料到超细小且均匀分散的纳米颗粒的超快速转变。利用高温热冲击法将非电化学活性碳或生物质材料快速转变为电化学活性碳材料不仅能高效利用原材料，还能有效的进行富氧，极大提高多孔碳材料的比电容，提升碳基超级电容器的能量密度，具有巨大的应用潜力。发明内容[0004]本发明的目的是针对现有技