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超级电容器用酚醛树脂基活性炭织物的研制

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超级电容器是国内外大力发展的一种“致密能源”,主要由电极材料和电解液构成。电极材料的孔结构和导电性能直接影响到电容器的各项性能指标。目前已经商业化的电极炭材料有常规粉状活性炭、超级活性炭以及活性炭纤维等。常规粉状活性炭的比表面积较小、导电性较差;超级活性炭和活性炭纤维的孔径较小,导电性较差。同时,这三种多孔炭都需要添加粘结剂进行电极制备,降低了其比表面积利用率和导电性能。多孔炭的孔径较小会造成在有机电解液体系中或者大电流充放电情况下其比表面积利用率低;导电性差造成在电解液体系中阻抗较大。因此上述三种多孔炭均不能满足制备高性能超级电容器的需要。在国家863计划的支持下,我们开展了“超级电容器用酚醛树脂基活性炭织物的研制”。 本项目以酚醛树脂为原料,经过纯化、缩聚制得高纯可纺性树脂,经熔融纺丝、固化及后处理等制备出适宜于纺纱的酚醛纤维,经纺纱织布、炭化和活化处理最终制得高效超级电容器电极用酚醛基活性炭织布。本课题突破了适宜于纺纱的酚醛短纤维制备、活性炭布的孔结构控制以及活性炭布导电性能提高技术等超级电容器用酚醛树脂基活性炭布制备的关键技术,研制出了比表面积为1380m2/g,厚度为0.32mm,面密度为143g/m2,在有机电解液体系中比电容达到160 F/g的酚醛基活性炭布。并与上海奥威、石家庄开发区高达科技有限公司等单位合作制备出了三种电容器样机。相关测试性能优于商品化粉状活性炭。形成了具有独立知识产权的酚醛基活性炭布制备技术。 本项研究不但可为车用能源-超级电容器提供活性炭布,确保车用动力源的成功研制,为我国汽车工业的可持续发展提供有力的技术保障。同时,由于酚醛基活性炭布具有比表面积大、孔径可控等特点,有望在吸附分离、催化剂载体以及生理医用绷带等领域得到应用。此外,中间制品酚醛纤维具有耐燃、绝热、耐蚀等特性,可在航空、航天等领域获得使用。