[发明专利]用于超级电容器的、基于蒸汽活化的非木质纤维素的碳

权利要求书

1.一种制备活性碳材料的方法，所述方法包括：

在有效形成碳材料的碳化温度下，加热非木质纤维素碳前体；以及

在有效形成活性碳材料的活化温度下，使该碳材料与蒸汽反应。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非木质纤维素碳前体选自下组：小麦粉、胡桃粉、玉米粉、玉米淀粉、玉米面、大米粉、马铃薯粉、甜菜、粟、大豆、大麦和棉花。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳化温度范围是约600℃-800℃。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热在惰性气氛中进行。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热在氮气气氛中进行。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化温度范围是约700℃-1000℃。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳材料与蒸汽反应的时间段范围是约0.5-5小时。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性碳材料包括：

孔径≤1纳米的孔，它们提供的总孔容≥0.3厘米³/克；

孔径为>1纳米至≤2纳米的孔，它们提供的总孔容≥0.05厘米³/克；以及

孔径>2纳米的任意孔的总孔容<0.15厘米³/克。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性碳材料包括：

孔径≤1纳米的孔，它们提供的总孔容≥0.2厘米³/克；

孔径为>1纳米至≤2纳米的孔，它们提供的总孔容≥0.1厘米³/克。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述与蒸汽反应包括：将所述碳材料结合进入蜂窝基底的一或更多通道，且使蒸汽流经该含碳通道。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在酸性溶液中清洗所述活性碳材料。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在惰性或还原性气氛中加热所述活性碳材料。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在使所述碳材料与蒸汽反应之前，研磨所述碳材料。

14.一种根据权利要求1所述的方法制备的活性碳材料。

15.一种制造碳基电极的方法，所述方法包括：

在有效形成碳材料的温度下，加热非木质纤维素碳前体；

使该碳材料与蒸汽反应以形成活性碳材料；以及

从所述活性碳材料形成碳基电极。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在形成所述碳基电极之前，干燥所述活性碳材料以形成粉末。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述形成碳基电极的步骤包括将活性碳材料与炭黑和PTFE中的至少一种混合。

18.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括将所述碳基电极结合入高能量密度装置中。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述高能量密度装置是超级电容器。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述超级电容器的设计选自冻胶状辊设计,棱柱设计和蜂窝体设计。

21.一种高功率密度的储能装置，其包括根据权利要求14所述的方法制造的碳基电极。