煤基超微孔电容器电极材料

一、成果简介：

煤基超微孔电容器电极材料，是一种在精确尺度计算指导下制备出的具有大量超微孔（<1nm）结构的超级电容器用碳电极材料。本技术使用天然煤为原料，通过多项拥有自主知识产权的核心技术，最终制备出具有高电性能的碳电极材料。其使用的原料煤来源广泛，具有生产成本较低的优势；制备出材料的超微孔隙可以根据需求不同而精确调控，具有调控方式简便可靠，对设备要求较低的优势。使用计算材料学模型模拟出纳米尺度下不同离子的去溶剂化精确孔径及孔隙结构，可以根据用途不同快速筛选出合适结构，制备出用于适用于不同离子（K+，Na+，Li+等）的电极材料，制备出的碳材料在KOH电解液中获得273F/g的高比电容。同时超微孔碳材料还可以应用于有机物吸附，气体分离，催化剂载体等各个方面，市场应用前景广泛，未来具有显著的经济与社会效益。

二、技术特性：

①原料来源广泛成本低

采用原煤作为原料，以变质程度的较低的褐煤为主，其储量丰富，只需要将原煤破碎，经过传统的碱活化，就可以快速获得具有微孔与介孔等丰富层次孔结构的煤基活性炭前体，同时酸洗水洗后获得碳材料的灰分达到了5%以下。本技术中使用的原料煤价格较为低廉，活化，脱灰等工艺简单易行，可以有效减少原料成本。

②理论计算降低试验成本

采用计算材料学的方法模拟电极材料储能过程中离子的状态，筛选出适于储能的孔隙结构，依托这个结论设计碳基电极材料，这大大的减少了前期实验的时间成本与经济成本，可以正在实验中更有针对性的制备含有超微孔的电极材料。针对不同电容器体系，采用不同模型，可以加快试验进度，降低前期预试验成本。

③ 精确调孔方式简便可控

以煤基活性炭为碳前体，合成树脂为碳源，使用液相浸渍炭沉积方式调控碳微孔孔隙结构，该技术使用的沉积剂来源广泛，无毒无污染，工艺设备也仅需要沉积釜与炭化炉即可制备出含有不同超微孔的碳材料。可根据用户实际需求，仅需要调节浓度，时间，温度等工艺参数就可以制备出能够满足不同用户的不同实际需求的超微孔碳材料。

④表面微氧化改性提升电性能

微孔碳材料中过小的超微孔隙会阻碍离子的快速进出，同时会产生较大的内阻，使用表面微氧化改性技术，可以有效降低微孔电极材料中离子扩散速率，降低极片的内阻，这解决了传统微孔材料库伦效率低，大电流下倍率性能差的缺点，我们制备出超微孔碳材料，在KOH电解液中1A/g电流密度下，比电容为273F/g，20A/g电流密度下，比电容保持率达到67%。

⑤用途广泛易拓展

根据用途不同，匹配不同的计算模型，可以为多种用途的超微孔碳材料定制个工艺方案，制得适用于不同体系的电容器碳材料，同时也可将用途拓展至有机物吸附，气体分离，催化剂载体等各个方面。

三、合作方式：

合作开发。

四、联系方式：

科学技术研究院联系人： 武聪

科学技术研究院联系电话：0418-5110321