JP2010517919A - 多孔質コークス - Google Patents
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Abstract
Description
(i)グラファイトと同様の層状結晶構造を有する微結晶炭素を含有する原材料を製造する工程、
(ii)不活性ガス雰囲気中で、600〜900℃の温度範囲で、該原材料を熱処理し、そして100℃以下まで冷却する工程、及び
(iii)炭素材料を活性化処理する工程
を含む。
図1 水性電解質での、本発明によるキャパシタのサイクリックボルタンモグラム。
図2 有機電解質での、本発明によるキャパシタのサイクリックボルタンモグラム。
図3 本発明によるキャパシタの電気化学的インピーダンススペクトル(周波数の関数としての電気容量)。
図4 本発明のキャパシタのRagoneプロット(出力密度の関数としてのエネルギー密度)。
図5 荷電サイクル数に対する電気容量の依存。
実施例において使用されるコークスは、不飽和炭化水素の合成において急冷する重油のために使用される急冷油から得られるタマネギ状構造を有するほとんど黒鉛化できないコークスであった。その特殊な起源のために、該コークスは、優れた純度のものである(表1を参照)。灰分値は、0.01%であった。該コークスのBET表面は、26m2/gであった。
Claims (17)
- 電気化学的キャパシタにおける電荷蓄積材料として好適な多孔質コークスの製造方法であって、
− 球状又はタマネギ状の形態及び低い黒鉛化性を有する非焼成の等方性コークスを、出発材料として製造又は提供する工程、
− 苛性アルカリと混合して、均一な混合物を得る工程、
− 650〜950℃の範囲における温度で該混合物を熱処理して、多孔質コークスを得る工程、
− 該多孔質コークスを洗浄し、そして中和する工程
を含む方法。 - 請求項1に記載の方法であって、その際前記出発材料が、
X線回折法によって測定された0.35nmより大きい中間層距離d002、及び6.5nm未満の見かけの積層高さLcを有するコークスであり、並びに
該コークスを不活性ガス雰囲気下で2800℃で熱処理する場合に、X線回折ピークd002から測定された平均中間層距離c/2が、0.3375nm以上であり、かつc−方向(Lc)における結晶サイズが、35nm未満であり、かつLa110が、60nm未満である方法。 - 該出発材料が、不飽和炭化水素の合成における反応ガスの急冷において使用される急冷油から得ることができるコークスである、請求項1に記載の方法。
- 該出発材料が、少なくとも96質量%の炭素含有率、及び0.05質量%未満の灰分値を有するコークスである、請求項1に記載の方法。
- 前記の苛性アルカリが、水酸化ナトリウムもしくは水酸化カリウム、又はそれらの水酸化物の混合物を含有する群の1つである、請求項1に記載の方法。
- 苛性アルカリとコークスとの質量比が、3:1〜4:1の範囲に調整される、請求項1に記載の方法。
- 前記のアルカリ処理を、回転釜中で連続法で実施する、請求項1に記載の方法。
- BET法で測定された前記の多孔質コークスの比表面積が、少なくとも2000g/m2である、請求項1に記載の方法。
- 該多孔質コークスの孔サイズ分布の最大値が、ミクロ孔及びメソ孔の間の遷移領域である、請求項1に記載の方法。
- BET法で測定された該多孔質コークスの比表面積が、少なくとも2000g/m2であることを特徴とする、球状又はタマネギ状の形態及び低い黒鉛化性の非焼成の等方性コークス。
- 該多孔質コークスの孔サイズ分布の最大値が、ミクロ孔及びメソ孔の間の遷移領域であることを特徴とする、請求項10に記載の多孔質コークス。
- 該多孔質コークスが、X線回折法によって測定された0.35nmより大きい中間層距離d002、及び6.5nm未満の見かけの積層高さLcを有し、650〜950℃の範囲における温度で苛性アルカリで処理されたコークスであることを特徴とする、請求項11に記載の多孔質コークス。
- 該コークスが不活性ガス雰囲気下で2800℃で熱処理される場合に、X線回折ピークd002から測定された平均中間層距離c/2が、0.338nm以上であり、かつc−方向(Lc)における結晶サイズが、25nm未満であり、かつLa110が、70nm未満であることを特徴とする、請求項11に記載の多孔質コークス。
- 電気化学的キャパシタのための電極であって、その際該電極が、電荷蓄積材料、結合剤及び場合により導電性助剤を含み、該電荷蓄積材料が、請求項1から13までのいずれか1項に記載の多孔質コークスであることを特徴とする電極。
- 水性電解質に関して、少なくとも200F/gの電気容量が、1mV/秒以下のサイクロボルタメトリーの走査速度で、0.2A/g以下の定電流で、又は1mHzの周波数でのインピーダンス分光法によって得られることを特徴とする、請求項14に記載の電極。
- 有機電解質に関して、少なくとも160F/gの電気容量が、1mV/秒以下のサイクロボルタメトリーの走査速度で、0.2A/g以下の定電流で、又は1mHzの周波数のインピーダンス分光法によって得られることを特徴とする、請求項14に記載の電極。
- 2つの電極および電解質を含む電気化学的キャパシタであって、その際、それぞれの電極が、電荷蓄積材料、結合剤、及び場合により導電性助剤を含み、少なくとも1つの電極の電荷蓄積材料が、請求項1から13までのいずれか1項に記載の多孔質コークスであることを特徴とする、電気化学的キャパシタ。
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