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一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺

阅读：613发布：2021-02-23

IPRDB可以提供一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺，该制备方法按下述步骤进行：首先将聚苯醚材料、炭纤维或两者的混合物与固化剂破碎成细粉料后加入增塑剂，然后将混合料输入双螺杆挤出机挤出造粒；接着对粒料输入碳化活化炉内分阶段碳化活化，碳化活化后在氮气保护下冷却出料；然后将碳料放入酸溶液内煮洗，并将酸洗后的碳料放入去离子水中进行煮洗；最后将煮洗后的碳料烘干、破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。本发明的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。，下面是一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：(1)将聚苯醚材料、炭纤维或两者的混合物与固化剂按重量比100∶3-8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；

(2)将增塑剂和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料输入双螺杆挤出机进行挤出造粒；

(3)将收集到的粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化；

(4)将碳化活化后的碳料加入酸溶液后通入蒸汽进行煮洗0.5-1小时；

(5)将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗5-10次将ph值调节为6.5-8；

(6)将去离子水煮洗后的碳料输入烘干机中烘干2-10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。

说明书全文

一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及活性炭的制备领域，具体地说是一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺。

背景技术

[0002] 活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，自古以来就在医药、食品等方面得到了应用。随后，它作为优质的吸附剂和催化剂载体在工业、国防、农业、医药卫生、环保及能源等领域也得到了广泛应用。但由于常规活性炭的比表面积和吸附性能低，还不能满足日益发展的环保、能源、天然气及氢气的高效储能介质以及高科技等领域的需求，尤其是目前高速发展的高能汽车电池、超能电容器的制造过程中，需要大量的储能电碳材料，目前制备工艺生产出的储能电碳材料的电能储量及比表面积等参数还无法达到高能汽车电池、超能电容器的发展需要。

发明内容

[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种电能储量大、比表面积高的超高储能活性炭材料的制备工艺。

[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

[0005] 一种比表面积高的新能源汽车用活性炭材料的制备工艺，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行：

[0006] (1)将聚苯醚材料、炭纤维或两者的混合物与固化剂按重量比100∶3-8 的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；

[0007] (2)将增塑剂和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料输入双螺杆挤出机进行挤出造粒；

[0008] (3)将收集到的粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化；

[0009] (4)将碳化活化后的碳料加入酸溶液后通入蒸汽进行煮洗0.5-1小时；

[0010] (5)将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗5-10次将ph值调节为6.5-8；

[0011] (6)将去离子水煮洗后的碳料输入烘干机中烘干2-10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得所需粒径的微粉状高性能柔性储能材料。本发明相比现有技术有如下优点：

[0012] 本发明通过将聚苯醚材料或炭纤维(200-300℃)和固化剂、利于造粒成型的增塑剂处理后挤出造粒，然后对粒料进行碳化活化，并对碳化活化料进行多次煮洗去除碳料中的金属离子、非金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途，然后对煮洗过的电碳颗粒进行烘干破碎即可得 PPM级≤100的纯净高性能柔性储能材料，该高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。

具体实施方式

[0013] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0014] 实施例1

[0015] 首先将聚苯醚材料、乌洛托品按重量比100∶3的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；将重量为聚苯醚材料重量8％的纤维素和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料自动进入双螺杆挤出机进行挤出造粒，该挤出机的参数为：内温150℃、背压2MPa、模头孔径4mm；将收集到的冷却粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以5℃/min的升温速率将炉温升温至300℃后通入氮气保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，接着以 5℃/min的升温速率将炉温升温至650℃后保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，关闭氮气后将二氧化碳和水蒸汽按照体积比1.4∶1的比例混合后制成的复合活化剂按照每小时0.1千克复合活化剂/千克炭的比例通入碳化活化炉内，接着继续以2℃/min的升温速率将炉温升温至900℃后保持恒温5小时对粒料进行活化，碳化活化结束后将炉温冷却至720℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；将碳化活化后的材料加入硫酸、盐酸制成的浓度为30％的酸溶液中，然后通入蒸汽进行煮洗0.5小时，煮洗时酸溶液和碳料的重量比为 7∶1，酸溶液煮洗可去除碳料中金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途；将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗10次将ph值调节为6.5-7.5，每次煮洗0.5小时，去离子水煮洗可去除酸洗后碳料中的各种金属、非金属离子，得到PPM级≤100的纯净电碳颗粒；最后将煮洗后的碳料输入温度为200℃的烘干机中烘干10小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得粒径≤80μm的微粉状高性能柔性储能材料。本发明的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为 2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。

[0016] 实施例2

[0017] 首先将聚苯醚材料、乌洛托品按重量比100∶8的比例加入至高速破碎机中进行破碎成100-325目的粉料；将重量为聚苯醚材料重量5％的纤维素和细粉料一起加入高速混合机进行混合，混合均匀后出料自动进入双螺杆挤出机进行挤出造粒，该挤出机的参数为：内温250℃、背压16MPa、模头孔径1mm；将收集到的冷却粒料输入至碳化活化炉内进行碳化活化，然后以5℃/min的升温速率将炉温升温至350℃后通入氮气保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，接着以 3℃/min的升温速率将炉温升温至640℃后保持恒温1.5小时对粒料进行碳化，关闭氮气后将二氧化碳和水蒸汽按照体积比1.5∶1的比例混合后制成的复合活化剂按照每小时0.3千克复合活化剂/千克炭的比例通入碳化活化炉内，接着继续以5℃/min的升温速率将炉温升温至950℃后保持恒温3小时对粒料进行活化，碳化活化结束后将炉温冷却至750℃后停止通入复合活化剂，然后通入氮气保护继续冷却至常温出料；将碳化活化后的材料加入硫酸制成的浓度为22％的酸溶液中，然后通入蒸汽进行煮洗1小时，煮洗时酸溶液和碳料的重量比为11∶1，酸溶液煮洗可去除碳料中金属离子和杂质，进一步调整碳料的孔径结构，使其适合于活性电碳的多种用途；将酸洗后的碳料放入去离子水后通入蒸汽进行煮洗9 次将ph值调节为6.9-7.6，每次煮洗0.5小时，去离子水煮洗可去除酸洗后碳料中的各种金属、非金属离子，得到PPM级≤100的纯净电碳颗粒；最后将煮洗后的碳料输入温度为250℃的烘干机中烘干5小时，烘干机在氮气环境下冷却至常温出料，将烘干料输入气流破碎机中破碎即可得粒径≤80μm的微粉状高性能柔性储能材料。本发明的制备方法简单、高效且具有成本低、周期短的特点，制得的高性能柔性储能材料的电能储量大于140库伦/克、比表面积为 2000-2500平方米/克，可广泛适用于高能汽车电池、超能电容器的制造。

[0018] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

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