一种活性炭电极材料及其制备方法与应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105731452A(43)申请公布日2016.07.06(21)申请号201610045064.2(22)申请日2016.01.22(71)申请人青岛大学地址266071山东省青岛市市南区宁夏路308号(72)发明人李金花王吉萍王宗花王国明(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人赵妍(51)Int.Cl.C01B31/12(2006.01)H01G11/34(2013.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种活性炭电极材料及其制备方法与应用(57)摘要本发明公开了一种活性炭电极材料及其制备方法与应用，1)混合液制备：配制活化剂溶液，与生物质直接脱氧液化得到的生物炭混合并搅拌，再将混合液烘干，得混合料；2)活化过程：将得到的混合料置于管式电阻炉中，在氮气保护下活化；3)酸洗过程：冷却后的活化生物炭分别用盐酸和去离子水清洗至中性，将产物真空干燥，得所需的活性炭材料；4)活性炭电极制备：将所制备的活性炭样品粉碎至10～30μm，按活性炭：PTEF：乙炔炭黑＝7～9:1:1的比例，与溶剂混合后干燥，压成80～150μm的薄片，然后真空干燥，得到所要制备的电极材料。所制得的多孔活性炭材料比表面积大、比电容大、循环稳定性好，在超级电容器用电极材料领域有广阔的应用前景。CN105731452ACN105731452A权利要求书1/1页1.一种活性炭材料，其特征在于：由生物质直接液化得到的生物炭经过活化、酸洗制备而成，生物质直接液化制得生物炭的方法，包括如下步骤：首先将生物质粉碎，在生物质粉末中加入水和催化剂得到混合物，将混合物放入密闭的反应釜中，进行加热反应，将反应产物进行常压蒸馏，剩余的固体残渣即为生物质直接液化得到的生物炭。2.根据权利要求1所述的活性炭材料，其特征在于：所述活化使用的活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、磷酸、过渡金属磷酸盐中的一种；或活化剂与生物炭的质量比为3-8:1；或所述生物质为农作物秸秆、锯末、树枝或海藻类生物质；或生物质与活性剂进行混合后得到混合液，再将混合料烘干，得到混合料，烘干的温度为100-150℃，干燥的时间为10-20h。3.根据权利要求1所述的活性炭材料，其特征在于：所述活化为在惰性气体保护下，在600-900℃活化1-3h。4.根据权利要求1所述的活性炭材料，其特征在于：所述酸洗为使用盐酸洗涤后，再使用水将活性炭洗涤至中性，盐酸的浓度为5-10％。5.权利要求1-4任一所述活性炭材料在制备活性炭电极中的应用。6.一种活性炭电极，其特征在于：由以下重量份的组分制成：权利要求1-4任一所述活性炭材料7-9份，PTEF0.8-1.2份，乙炔炭黑0.8-1.2份。7.根据权利要求6所述的活性炭电极，其特征在于：活性炭电极的厚度为80-150μm；比表面积为400-850m2/g，比电容量为220-379F/g。8.权利要求6或7所述活性炭电极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将权利要求1-4任一所述活性炭材料粉碎后，与PTEF和乙炔炭黑按照活性炭材料7-9份，PTEF0.8-1.2份，乙炔炭黑0.8-1.2份的配比，用溶剂调和，混匀后干燥，压制后，即得目标活性炭电极。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：权利要求1-4任一所述活性炭材料粉碎后的粒径为10-30μm；或所述干燥为真空干燥，真空干燥的温度为60-80℃，干燥时间为10-20h；或所述溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、四氢呋喃或二甲基甲酰胺。10.一种超级电容器，其特征在于：包括权利要求6或7所述的活性炭电极。2CN105731452A说明书1/4页一种活性炭电极材料及其制备方法与应用技术领域[0001]本发明属于超级电容器电极材料制备技术领域，具体涉及一种活性炭电极材料及其制备方法与应用。背景技术[0002]在社会经济迅速发展，资源日渐短缺的今天，新型储能元件超级电容器得到快速发展，很好地弥补了电池和燃料电池功率低、耐大电流充放电性能差和传统电容器储能密度小的缺点，在新能源汽车、移动通讯和航空航天等领域的应用越来越受到人们的关注。因此，电化学电容器的研究已经成为新型储能元件研究的热点，而电极材料是决定电化学电容器性能的关键因素。在超级电容器的各种电极材料中，价格低廉的活性炭材料是应用最广泛的一类。炭材料具有优良的导热和导电性能，其密度低、抗化学腐蚀性能好、热膨胀系数小、弹性模量不高，故被广泛用于电化学领域作电极材料。公开号为CN101423210A的专利公开了一种用生物质材料为原料的极性电极用活性炭的制造方法；公开号为CN102205963A的专利公开了一种将生物质水解后的糖酸溶液进行缩聚炭化制备超级电容器用活性炭的方