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國(guó)內(nèi)水泥混凝土外加劑技術(shù)資料
具有儲(chǔ)能特征的活性碳纖維材料的制造方法
來(lái)源:
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時(shí)間: 2014-08-28
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背景技術(shù)
具有高比電容性能的碳基材料已經(jīng)廣泛用于電化學(xué)電容器中，如活性炭、活性碳纖維、炭氣凝膠、碳納米管、石墨烯等。雖然炭氣凝膠、碳納米管、石墨烯等材料性能優(yōu)異，但目前工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)還不成熟，價(jià)格很高，制約了它們的商品化進(jìn)程。目前商品用的碳基材料主要為活性炭和活性碳纖維材料。
與活性炭相比，活性碳纖維質(zhì)量比容量高，導(dǎo)電性好，能提供良好的反應(yīng)路徑，具有優(yōu)異的強(qiáng)度和成型性能等特點(diǎn)，在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視，但是活性碳纖維成本較高，價(jià)格是活性炭的5?100倍，極大限制了活性碳纖維在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用。因此，目前關(guān)于高比電容碳纖維制備方法的研究較多地集中在降低成本方面，如使用廉價(jià)原料，簡(jiǎn)化制備工藝等。
與碳纖維原絲為原料進(jìn)行活化的活性碳纖維制備過(guò)程相比，利用預(yù)氧絲為原料制備活性碳纖維可以大幅度降低成本。典型的制備方法是將預(yù)氧絲纖維在低溫(200?400°C)下進(jìn)行穩(wěn)定化處理，然后進(jìn)行炭化和活化通過(guò)改變活化劑種類(lèi)、活化時(shí)間、活化溫度等實(shí)驗(yàn)條件來(lái)提高活性碳纖維性能。
還有采用粘膠纖維布作為原材料，采用磷酸氫二銨作為浸潰劑，通過(guò)浸潰、烘干、碳化、活化、后處理等五步工序制備活性碳纖維，其比表面積大于1500m2/g，用作活性碳纖維電極有效提高了電化學(xué)電容器的容量，降低了電容器的內(nèi)阻；再如超級(jí)電容器專(zhuān)用活性炭纖維布的制備方法，采用磷酸銨類(lèi)活化劑和氯化鉀催化劑的混合液作為浸潰劑，將浸潰完成的原料布在280°C?320°C條件下進(jìn)行前處理炭化，然后在水蒸氣氣氛中，800?950°C條件下進(jìn)行活化處理過(guò)程，最后經(jīng)洗滌、烘干過(guò)程制備超級(jí)電容器電極材料，產(chǎn)品比表面積達(dá)到2000m2/g，中孔率可達(dá)到30%，具有儲(chǔ)能密度大、放電功率高等特點(diǎn)。以上兩個(gè)專(zhuān)利中的工藝路線都包括碳化、活化和后處理工藝，工藝路線較長(zhǎng)、影響因素多，通過(guò)改變工藝條件雖然得到了較為理想的電化學(xué)儲(chǔ)能性能，但也使活性碳纖維材料制備過(guò)程中能耗增加、成本升高。
據(jù)恒志信網(wǎng)消息：國(guó)內(nèi)最新研制成功一種以市售聚丙烯腈預(yù)氧絲為原料、以強(qiáng)堿為活化劑，一步活化法制備具有儲(chǔ)能特征的活性碳纖維材料的方法。
有益效果:
新技術(shù)所制備的的活性碳纖維比表面積為1200_2500m2/g，孔徑分布窄，中孔率可達(dá)20%?60%。所制備的活性碳纖維電極可以用于對(duì)稱(chēng)型電化學(xué)電容器或不對(duì)稱(chēng)型電化學(xué)電容器，電解液可以是酸性、中性、堿性等水溶液，也可以是有機(jī)電解液，具有較大比電容和較小的內(nèi)阻，充放電性能、循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)異。該方法制備流程短，操作簡(jiǎn)單，減少能耗，極大地降低了活性碳纖維材料的制備成本，提高了活性碳纖維材料的制備效率。
