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国内水泥混凝土外加剂技术资料
具有储能特征的活性碳纤维材料的制造方法
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作者:pro10845f02
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发布时间: 2014-08-28
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背景技术
具有高比电容性能的碳基材料已经广泛用于电化学电容器中，如活性炭、活性碳纤维、炭气凝胶、碳纳米管、石墨烯等。虽然炭气凝胶、碳纳米管、石墨烯等材料性能优异，但目前工业化生产技术还不成熟，价格很高，制约了它们的商品化进程。目前商品用的碳基材料主要为活性炭和活性碳纤维材料。
与活性炭相比，活性碳纤维质量比容量高，导电性好，能提供良好的反应路径，具有优异的强度和成型性能等特点，在电化学电容器中的应用越来越受到重视，但是活性碳纤维成本较高，价格是活性炭的5〜100倍，极大限制了活性碳纤维在电化学电容器中的应用。因此，目前关于高比电容碳纤维制备方法的研究较多地集中在降低成本方面，如使用廉价原料，简化制备工艺等。
与碳纤维原丝为原料进行活化的活性碳纤维制备过程相比，利用预氧丝为原料制备活性碳纤维可以大幅度降低成本。典型的制备方法是将预氧丝纤维在低温(200〜400°C)下进行稳定化处理，然后进行炭化和活化通过改变活化剂种类、活化时间、活化温度等实验条件来提高活性碳纤维性能。
还有采用粘胶纤维布作为原材料，采用磷酸氢二铵作为浸溃剂，通过浸溃、烘干、碳化、活化、后处理等五步工序制备活性碳纤维，其比表面积大于1500m2/g，用作活性碳纤维电极有效提高了电化学电容器的容量，降低了电容器的内阻；再如超级电容器专用活性炭纤维布的制备方法，采用磷酸铵类活化剂和氯化钾催化剂的混合液作为浸溃剂，将浸溃完成的原料布在280°C〜320°C条件下进行前处理炭化，然后在水蒸气气氛中，800〜950°C条件下进行活化处理过程，最后经洗涤、烘干过程制备超级电容器电极材料，产品比表面积达到2000m2/g，中孔率可达到30%，具有储能密度大、放电功率高等特点。以上两个专利中的工艺路线都包括碳化、活化和后处理工艺，工艺路线较长、影响因素多，通过改变工艺条件虽然得到了较为理想的电化学储能性能，但也使活性碳纤维材料制备过程中能耗增加、成本升高。
据恒志信网消息：国内最新研制成功一种以市售聚丙烯腈预氧丝为原料、以强碱为活化剂，一步活化法制备具有储能特征的活性碳纤维材料的方法。
有益效果:
新技术所制备的的活性碳纤维比表面积为1200_2500m2/g，孔径分布窄，中孔率可达20%〜60%。所制备的活性碳纤维电极可以用于对称型电化学电容器或不对称型电化学电容器，电解液可以是酸性、中性、碱性等水溶液，也可以是有机电解液，具有较大比电容和较小的内阻，充放电性能、循环稳定性优异。该方法制备流程短，操作简单，减少能耗，极大地降低了活性碳纤维材料的制备成本，提高了活性碳纤维材料的制备效率。
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