(57)【要約】  本発明は、電極素材用活性炭の製造方法に関し、活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップを含み、前記熱処理ステップ以後の活性化した炭素材料のうち、金属の不純物の含量が０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下である、電極素材用活性炭の製造方法に関する。【選択図】図１
2021507537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップを含み、
前記熱処理ステップ以後の活性化した炭素材料のうち、金属の不純物の含量が０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下である、電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記製造方法は、
炭素材料を準備するステップと、
前記炭素材料を炭化するステップと、
前記炭化した炭素材料を活性化剤と混合するステップと、
前記活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップと、
前記活性化した炭素材料を洗浄して乾燥するステップと、
前記洗浄して乾燥するステップ以後に前記活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップと、
を含む、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記活性化剤と混合するステップにおいて、前記活性化剤はアルカリ水酸化物であり、前記活性化剤は、前記炭化した炭素材料に対して１〜５の重量比で投入される、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記活性化するステップは、５００℃〜１０００℃の活性化温度で行われる、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記活性化するステップ以後に、活性化した炭素材料で活性化剤の含量は、５０ｐｐｍ以下である、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記洗浄して乾燥するステップは、酸洗浄、蒸留水洗浄、及び不活性気体洗浄からなる群から選択された１種以上の方法で行われる、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄して乾燥するステップは、５０℃〜２００℃の温度で乾燥される、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項８】
前記洗浄して乾燥するステップ以後に、前記活性化した炭素材料のｐＨは６．５〜７．５である、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項９】
前記塩素を含んでいるガスは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣｌＯ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＣＨＣｌ３及びＣＨ２Ｃｌ２からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１０】
前記塩素を含んでいるガスは、不活性気体と混合して雰囲気を形成し、
前記塩素を含んでいるガスは、前記の雰囲気を形成するガスのうち１〜５０体積％である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理するステップは、５００℃〜１０００℃の温度で行われる、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１２】
前記炭化するステップ以後に、前記炭化した炭素材料を平均３μｍ〜２０μｍで粉砕するステップをさらに含む、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料の比表面積は、前記熱処理するステップ以前の活性化した炭素材料の比表面積に比べて２０％以下に減少したものである、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち酸素含量は、１％以下である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち金属の不純物含量は、０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極素材用活性炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気電子技術の発達に伴って、各種の個人用端末と携帯用電子機器が普遍化し、それと同時にハイブリッド電気自動車に関する研究が盛んに行われることで、電池市場とそれに伴うエネルギー貯蔵装置の適用分野が拡大しつつある。最近は、電気的エネルギー貯蔵装置として低エネルギー密度特性の在来式のキャパシタ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と低出力密度の特性を有する二次電池の短所を補完し、瞬間的な高出力の充電・放電のできるエネルギー電気化学キャパシタが研究されている。電気化学キャパシタは、電気二重層キャパシタに類似の蓄電の２つの形態として分類される。電気二重層キャパシタは、活性炭のように相対的に電気伝導性が良好であり、イオンと接触する比表面積が極めて大きい多孔質物質を陽極と陰極の電極素材として使用することで、電気二重層原理により蓄電される電荷の量を最も大きくした電気化学キャパシタである。
【０００３】
一方、電気二重層キャパシタの技術開発は、活性炭電極、電解液、分離膜の製造技術などの分野に分類される。活性炭電極に関する技術開発は、比表面積、気孔のサイズ分布、気孔体積、電気伝導度に関して主に行われ、均一な電圧、集電体に対する付着力、低い内部抵抗などの特性を有するように開発されている。最近には、電気二重層キャパシタの電極材料である活性炭の気孔構造と電気化学特性との相関関係を究明しようとする多くの研究が行われている。研究結果によれば、比表面積が増加するほど、一般に充電容量も増加するものと知られている。また、ある程度以上の比表面積が確保されれば、メソ細孔の分率の増加が充電容量に大きく影響を及ぼすと報告されている。従って、最近では、活性炭の比表面積を最大に増加させながら、メソ細孔の分率を確保する方法により、静電容量の向上された電極素材用活性炭製造技術に対する研究が多様に行われていた。しかし、活性炭の金属の不純物及び酸素を低減するために熱処理を行う方式が適用されていたが、このような熱処理工程により気孔構造などが破壊され、比表面積が２０％〜３０％減少するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述した要求に対応するために開発された技術であって、熱処理工程で活性炭の比表面積の減少を最小化しながら、不純物を効率よく除去できる、電極素材用活性炭の製造方法に関する。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されることなく、言及されない更なる課題は、下記の記載によって当業者にとって明確に理解できるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップを含み、前記熱処理ステップ以後の活性化した炭素材料のうち、金属の不純物の含量が０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下である、電極素材用活性炭の製造方法に関する。
【０００７】
本発明の一実施形態により、炭素材料を準備するステップと、前記炭素材料を炭化するステップと、前記炭化した炭素材料を活性化剤と混合するステップと、前記活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップと、前記活性化した炭素材料を洗浄して乾燥するステップと、前記洗浄して乾燥するステップ以後に前記活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップとを含むことができる。
【０００８】
本発明の一実施形態により、前記活性化剤と混合するステップにおいて、前記活性化剤はアルカリ水酸化物であり、前記活性化剤は、前記炭化した炭素材料に対して１〜５の重量比で投入されることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態により、前記活性化するステップは、５００℃〜１０００℃の活性化温度で行われることができる。
【００１０】
本発明の一実施形態により、前記活性化するステップ以後に、活性化した炭素材料で活性化剤の含量は、５０ｐｐｍ以下であり得る。
【００１１】
本発明の一実施形態により、前記洗浄して乾燥するステップは、酸洗浄、蒸留水洗浄、及び不活性気体洗浄からなる群から選択された１種以上の方法で行われることができる。
【００１２】
本発明の一実施形態により、前記洗浄して乾燥するステップは、５０℃〜２００℃の温度で乾燥されることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態により、前記洗浄して乾燥するステップ以後に、前記活性化した炭素材料のｐＨは６．５〜７．５であり得る。
【００１４】
本発明の一実施形態により、前記塩素を含むガスは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣｌＯ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＣＨＣｌ３及びＣＨ２Ｃｌ２からなる群から選択された１種以上を含むことができる。
【００１５】
本発明の一実施形態により、前記塩素を含むガスは、不活性気体と混合して雰囲気を形成し、前記塩素を含むガスは、前記の雰囲気を形成するガスのうち１〜５０％（ｖ／ｖ）であり得る。
【００１６】
本発明の一実施形態により、前記熱処理するステップは、５００℃〜１０００℃の温度で行われることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態により、前記炭化するステップ以後に、前記炭化した炭素材料を平均３μｍ〜２０μｍで粉砕するステップをさらに含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施形態により、前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料の比表面積は、前記熱処理するステップ以前の活性化した炭素材料の比表面積に比べて２０％以下に減少することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態により、前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち酸素含量は、１％以下であり得る。
【００２０】
本発明の一実施形態により、前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち金属の不純物含量は、０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下であり得る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、塩素を含むガスを用いて洗浄を適用し、比表面積の減少を防止し、酸素及び金属の不純物を効率よく洗浄できる、電極素材用活性炭の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る、本発明による活性炭の製造方法のフローチャートを例示的に示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付する図面を参照しながら実施形態を詳細に説明する。各図面に提示された同一の参照符号は同一の部材を示す。
【００２４】
以下で説明する実施形態には様々な変更が加えられることができる。以下で説明する実施形態は、実施形態に対して限定しようとするものではなく、これらに対する全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。実施形態で用いた用語は、単に特定の実施形態を説明するために使用されたものであり、実施形態を限定しようとする意図はない。単数の表現は文脈上、明白に相違に意味しない限り、複数の表現を含む。本明細書で、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載した特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを示すものであって、１つ又はそれ以上の異なる特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものなどの存在又は付加の可能性を予め排除しないものとして理解しなければならない。
【００２５】
異なる定義がされない限り、技術的であるか又は科学的な用語を含んで、ここで用いる全ての用語は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。一般的に用いられる予め定義された用語は、関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであって、本明細書で明白に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な意味として解釈されることはない。
【００２６】
また、図面を参照して説明する際に、図面符号に拘わらず同じ構成要素は同じ参照符号を付与し、これに対する重複する説明は省略する。実施形態の説明において関連する公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
本発明は、活性炭の製造方法に関する。本発明の一実施形態により、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る、本発明による活性炭の製造方法のフローチャートを例示的に示すものであり、図１で製造方法は、炭素材料を準備するステップ１１０、炭素材料を炭化するステップ１２０、炭化した炭素材料を活性化剤と混合するステップ１３０、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０、活性化した炭素材料を洗浄して乾燥するステップ１５０、及び活性化した炭素材料を熱処理するステップ１６０を含む。
【００２８】
本発明の一例として、炭素材料を準備するステップ１１０は、活性炭の主材料で使用され得る炭素材料を準備するステップである。例えば、炭素材料は、ピッチ、コークス、等方性炭素、異方性炭素、易黒鉛化性炭素、及び難黒鉛化性炭素からなる群から選択された１種以上を含むことができる。
【００２９】
本発明の一例として、炭素材料を炭化するステップ１２０は、活性炭の結晶化度、性能、品質（例えば、純度）などを高めるために、炭素材料から炭素成分を除いた元素及び／又は不純物などを高温で除去するステップである。
【００３０】
例えば、炭素材料を炭化するステップ１２０において、上記の炭素成分以外の成分は、油蒸気形態に蒸発され、炭化が完了する場合、本来における成分に応じて差があり得るが、準備されている炭素材料対比略３％〜４０％程度の重さが減少した炭化した炭素材料が収得され得る。
【００３１】
例えば、炭素材料を炭化するステップ１２０において、炭化温度は、６００℃〜１２００℃、６００℃〜１０００℃、６００℃〜９００℃、又は７００℃〜９００℃の温度であってもよい。上記の温度範囲内に含まれれば、高いＸＲＤ最大ピーク強度、高い結晶化度、及びエネルギー貯蔵装置の電極として高い静電容量が実現可能な活性炭を提供することができる。
【００３２】
例えば、炭素材料を炭化するステップ１２０は、１０分〜２４時間、３０分〜２４時間、１時間〜２４時間、又は、５時間〜１２時間の間に、空気、酸素、炭素、及び不活性気体の少なくとも１つ以上の雰囲気で実行されることができる。例えば、不活性気体は、アルゴンガス、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどであってもよい。
【００３３】
本発明の一例として、炭素材料を炭化するステップ１２０の後に、炭化した炭素材料を粉砕するステップ（図示せず）をさらに含むことができる。例えば、粉砕するステップは、平均３μｍ〜２０μｍの粒子サイズで炭化した炭素材料を粉砕して粉末化することができる。上記の粒子サイズの範囲内に含まれれば、炭素材料の表面に活性化剤の吸着が円満に行われ、炭素材料の活性化面積を増加させることができる。
【００３４】
例えば、炭化した炭素材料を粉砕するステップは、機械的ミーリングを用いるが、当該機械的ミーリングは、ローターミル、モルタルミーリング、ボールミル、遊星ボールミル（ｐｌａｎｅｔａｒｙ  ｂａｌｌ  ｍｉｌｌｉｎｇ）、ジェットミル、ビーズミル、及びアトリションミルからなる群から選択された１種以上を含むことができる。
【００３５】
本発明の一例として、炭化した炭素材料を活性化剤と混合するステップ１３０は、炭素材料を炭化するステップ１２０で炭化した炭素材料と活性化剤とを混合するステップである。
【００３６】
例えば、活性化剤は、炭化した炭素材料に対して１〜５の重量比で投入されてもよい。上記の重量比の範囲内に含まれれば、低い比表面積を有しながら、静電容量などのような性能の向上した活性炭を提供することができる。
【００３７】
例えば、活性化剤はアルカリ水酸化物であり、例えば、ＭＯＨ（Ｍ＝Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、又はＣｓのアルカリ金属である）であってもよい。好ましくは、ＫＯＨ、ＮａＯＨなどであってもよい。
【００３８】
例えば、アルカリ水酸化物は、活性化工程で活性炭のメソ細孔を調節して比表面積を増加させるために混合物として投入され、例えば、１つのアルカリ水酸化物対残りのアルカリ水酸化物の混合比は、１:０．１〜１（ｗ／ｗ）であってもよい。好ましくは、反応性の大きいアルカリ水酸化物対比較的に反応性の低い残りのアルカリ水酸化物の混合比は１:０．１〜１（ｗ／ｗ）であってもよい。上記の混合比の範囲内に含まれれば、アルカリの活性化時に大きい比表面積を形成することができる。
【００３９】
本発明の一例として、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０は、炭化した炭素材料及び活性化剤の混合物に熱（又は、熱処理工程）を加え、活性化剤を分解させ、炭化した炭素材料の表面を活性化させて活性化した炭素材料（又は、活性炭）を形成するステップである。
【００４０】
例えば、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０は、５００℃以上、５００℃〜１２００℃、５００℃〜１０００℃、又は６００℃〜８００℃の活性化温度で行われることができる。上記の温度範囲内に含まれれば、比表面積が大きく、微細気孔などの形成が円満に行われ、活性炭の凝集などによる粒子サイズの増加などを防止することで、結晶化の優れた活性炭を提供することができる。
【００４１】
例えば、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０は、１０分〜２４時間、３０分〜２４時間、１時間〜２４時間、又は、５時間〜１２時間の間に実施され、上記の時間範囲内に含まれれば、活性化が十分に行われ、高温で長時間の露出による活性炭間の凝集などを防止することができる。
【００４２】
例えば、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０は、空気、酸素、及び不活性気体のうち少なくとも１つ以上を含む雰囲気で実施されることができる。例えば、不活性気体は、アルゴンガス、ヘリウムガス、水素、窒素などであってもよい。
【００４３】
本発明の一例として、活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップ１４０後に、活性炭を粉砕するステップ（図示せず）をさらに含んでもよく、例えば、活性炭を粉砕するステップは、平均３μｍ〜２０μｍの粒子サイズで粉砕して微粒子に粉末化することができる。
【００４４】
本発明の一例として、活性化した炭素材料を洗浄して乾燥するステップ１５０は、活性化した炭素材料を洗浄して乾燥し、不純物などを除去するステップである。
【００４５】
例えば、洗浄して乾燥するステップ１５０は、酸洗浄、蒸留水洗浄、及び不活性気体洗浄からなる群から選択される１つ以上の方法で実行されることができる。
【００４６】
例えば、酸洗浄は、無機酸、有機酸又はこの２つを含む酸溶液を適用することができ、例えば、硫酸、塩酸、硝酸、酢酸、ギ酸、及びリン酸からなる群から選択された１種以上を含む酸水溶液を適用してもよい。
【００４７】
例えば、洗浄して乾燥するステップ１５０は、洗浄された活性化した炭素材料を５０℃〜２００℃、８０℃〜２００℃、又は９０℃〜１５０℃の温度で１０分以上、１０分〜４０時間、３０分〜２４時間、１時間〜２４時間、又は、５時間〜１２時間の間に乾燥し、真空、又は空気、不活性気体又はこの２つからなる雰囲気で乾燥することができる。
【００４８】
例えば、洗浄して乾燥するステップ１５０の後に、活性化した炭素材料のｐＨは、６．５〜７．５であり、活性化剤の濃度は、５０ｐｐｍ以下、又は、３０ｐｐｍ以下であってもよい。ｐＨ及び活性化剤の濃度は、洗浄、乾燥、又は２つの工程以後の数値であってもよい。
【００４９】
本発明の一例として、活性化した炭素材料を熱処理するステップ１６０は、洗浄して乾燥するステップ１５０の後に、活性化した炭素材料を熱処理して不純物などを除去するステップである。例えば、金属の不純物、酸素（例えば、酸素官能基など）などを除去することができる。
【００５０】
例えば、熱処理するステップ１６０は、塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で、活性化した炭素材料を熱処理することができる。即ち、活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するため、金属の不純物、酸素などを効率よく除去しながら、熱処理による気孔構造の破壊などを防止し、比表面積の減少比率を最小化することができる。
【００５１】
例えば、塩素を含むガスは、本発明の目的を逸脱しない限り、本発明の技術分野で活性炭の熱処理に適用可能なガスであれば、制限されることなく適用でき、例えば、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣｌＯ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＣＨＣｌ３及びＣＨ２Ｃｌ２からなる群から選択された１種以上を含むことができる。好ましくは、塩素を含むガスは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３及びＣＨ２Ｃｌ２であってもよい。
【００５２】
例えば、塩素を含むガスは、単独又は不活性気体と混合して熱処理の雰囲気を形成することができ、塩素を含むガスは、上記の雰囲気を形成するガスのうち１〜５０％（ｖ／ｖ）、５〜５０％（ｖ／ｖ）、５〜４０％（ｖ／ｖ）、又は、１０〜３０％（ｖ／ｖ）として含まれてもよい。上記の範囲内に含まれれば、水素ガスなどによる気孔構造の破壊などを防止して比表面積の減少を低くし、塩素による金属の不純物などの除去効率を向上させることができる。
【００５３】
例えば、熱処理するステップ１６０は、３００℃以上の温度、３００℃〜１０００℃、又は５００℃〜１０００℃の温度で１０分以上、１０分〜４０時間、３０分〜２４時間、１時間〜２４時間、又は、５時間〜１２時間の間に実行されることができる。上記の温度及び時間範囲内に含まれれば、活性炭内の酸素及び、金属の不純物の除去が円満に行われ、比表面積などの減少を防止することができる。
【００５４】
例えば、熱処理するステップ１６０の後に、活性化した炭素材料のうち金属の不純物は、０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下であってもよい。
【００５５】
例えば、熱処理するステップ１６０の後に、活性化した炭素材料の比表面積は、熱処理するステップ前の活性化した炭素材料の比表面積に比べて２０％以下、１０％以下、又は、５％以下に減少し得る。
【００５６】
例えば、熱処理するステップ１６０の後に活性化した炭素材料のうち酸素含量は、１％以下、０超過〜１％以下、又は、０．０１％〜１％であってもよい。
【００５７】
本発明は、本発明による製造方法で製造された活性炭を提供することで、本発明の一実施形態により、活性炭は、結晶性に優れ、比表面積が高く、酸素、金属の不純物などの含量が低く、電気伝導度、キャパシタ性能などが向上される。
【００５８】
本発明の一例として、活性炭は、比表面積が３００ｍ２／ｇ〜１５００ｍ２／ｇであり、活性炭は、微細気孔（Ｍｉｃｒｏ−ｐｏｒｅ）の平均の大きさが０．６ｎｍ〜１．３ｎｍであってもよい。
【００５９】
本発明の一例として、活性炭は、微細気孔体積が０．０５ｃｍ３／ｇ〜０．８ｃｍ３／ｇであってもよい。
【００６０】
本発明の一例として、活性炭の電気伝導度は３Ｓ／ｃｍ〜１０Ｓ／ｃｍであってもよい。
【００６１】
本発明の一例として、活性炭は均一な活性化が行われ、結晶化度が増加し得る。例えば、２３°〜２６°（２θ）で最大Ｘ線回折（ＸＲＤ）ピーク値を有し、このような結晶化度の増加は、高い静電容量を有するエネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【００６２】
本発明の一実施形態により、本発明は、本発明による活性炭を含むエネルギー貯蔵装置を提供することができる。
【００６３】
本発明の一例として、本発明のエネルギー貯蔵装置は、ハウジング、本発明の一実施形態に係る活性炭を含む少なくとも１つ以上の電極、分離膜、及び電解質を含むことができる。
【００６４】
本発明の一例として、電気エネルギー貯蔵装置の静電容量は、３０Ｆ／ｃｃ〜５５Ｆ／ｃｃであってもよい。
【００６５】
本発明の一例として、電気エネルギー貯蔵装置は、キャパシタ、リチウム二次電池などであってもよい。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
石油系Ｃｏｋｅ材料を１０時間の間に炭化して形成された炭化物及び活性化剤（ＫＯＨ、ＮａＯＨ＝１、１（ｗ／ｗ））は１、５質量比（活性炭、ＫＯＨ）をミキサー器に混合した。次に、混合物はるつぼに入れて１０００℃の温度で不活性の雰囲気及び５時間の間に熱処理して活性化した。次に、塩酸水溶液で洗浄及び水洗を３回繰り返した後、１００℃の温度で４０時間の間乾燥させた。乾燥された活性炭をふるいに通過させて活性炭を取得した。
【００６７】
活性炭はＨＣｌ及び水素、窒素ガスの雰囲気（ＨＣｌ２０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）で１０００℃の温度で１０時間の間熱処理して洗浄した。
【００６８】
（実施例２）
Ｃｌ２及び水素、窒素ガスの雰囲気（Ｃｌ２２０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）を適用したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００６９】
（実施例３）
ＨＣｌ及び水素、窒素ガスの雰囲気（ＨＣｌ１０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）を適用したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７０】
（実施例４）
ＨＣｌ及び水素、窒素ガスの雰囲気（ＨＣｌ２０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）を適用したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７１】
（実施例５）
ＨＣｌ及び水素、窒素ガスの雰囲気（ＨＣｌ３０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）を適用したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７２】
（実施例６）
ＨＣｌ及び水素、窒素ガスの雰囲気（ＨＣｌ６０％、Ｈ２１０％、Ｎ２７０％）を適用したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７３】
（比較例１）
活性炭を水素及び窒素ガスの雰囲気（Ｈ２３０％、Ｎ２７０％）で熱処理して洗浄したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７４】
（比較例２）
活性炭を窒素ガスの雰囲気で熱処理して洗浄したこと以外は実施例１と同一の方法で行った。
【００７５】
（試験例）
実施例１〜２及び比較例１〜２で製造された活性炭のＢＥＴ及び電気伝導度を測定し、ＩＣＰ分析によって金属濃度を測定し、ＥＡ分析によって酸素濃度を測定し、表１に示した。
【００７６】
【表１】
2021507537.tif 000003
【００７７】
表１及び図２を考察すると、ＨＣｌガスを適用した実施例は、熱処理洗浄以前及び以後に比表面積の減少比率が低く、酸素及び金属濃度が低くなることを確認できる。一方、比較例１は、比表面積の減少比率が低くなるが、金属濃度の除去率が低くなることを確認できる。また、比較例２は、比表面積の減少が２０％以上発生したものと確認できる。
【００７８】
表２は、ＨＣｌの濃度による熱処理以後の金属の不純物の含量変化をＩＣＰ分析による金属の不純物濃度で示した。
【００７９】
【表２】
2021507537.tif 000004
【００８０】
表２を考察すると、ＨＣｌの含量が４０％以下で含まれる場合、２０ｐｐｍ以下の金属の不純物濃度を有していることが確認でき、６０％に増加する場合には、金属の不純物濃度の減少率が低いことが確認できる。
【００８１】
本技術分野で通常の知識を有する者であれば、上記記載から様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法と異なる順に実行されたり、及び／又は説明された構成要素が説明された方法と異なる形態に結合又は組み合せられたり、他の構成要素又は均等物によって代替、置換されても適切な結果を達成することができる。従って、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲及び特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【図１】
2021507537.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月18日(2020.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップを含み、
前記熱処理ステップ以後の活性化した炭素材料のうち、金属の不純物の含量が０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下であり、
前記塩素を含んでいるガスは、非活性ガスと混合して雰囲気を形成する、電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項２】
前記製造方法は、
炭素材料を準備するステップと、
前記炭素材料を炭化するステップと、
前記炭化した炭素材料を活性化剤と混合するステップと、
前記活性化剤と混合した炭化した炭素材料を活性化するステップと、
前記活性化した炭素材料を洗浄して乾燥するステップと、
前記洗浄して乾燥するステップ以後に前記活性化した炭素材料を塩素を含んでいるガスを含む雰囲気で熱処理するステップと、
を含む、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項３】
前記活性化剤と混合するステップにおいて、前記活性化剤はアルカリ水酸化物であり、前記活性化剤は、前記炭化した炭素材料に対して１〜５の重量比で投入される、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項４】
前記活性化するステップは、５００℃〜１０００℃の活性化温度で行われる、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項５】
前記活性化するステップ以後に、活性化した炭素材料で活性化剤の含量は、５０ｐｐｍ以下である、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項６】
前記洗浄して乾燥するステップは、酸洗浄、蒸留水洗浄、及び不活性気体洗浄からなる群から選択された１種以上の方法で行われる、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項７】
前記洗浄して乾燥するステップは、５０℃〜２００℃の温度で乾燥される、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項８】
前記洗浄して乾燥するステップ以後に、前記活性化した炭素材料のｐＨは６．５〜７．５である、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項９】
前記塩素を含んでいるガスは、ＨＣｌ、Ｃｌ２、ＣＨＣｌ３、ＣｌＯ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＯＣｌ２、ＣＨＣｌ３及びＣＨ２Ｃｌ２からなる群から選択された１種以上を含む、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１０】
前記塩素を含んでいるガスは、前記の雰囲気を形成するガスのうち１〜５０体積％である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理するステップは、５００℃〜１０００℃の温度で行われる、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１２】
前記炭化するステップ以後に、前記炭化した炭素材料を平均３μｍ〜２０μｍで粉砕するステップをさらに含む、請求項２に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料の比表面積は、前記熱処理するステップ以前の活性化した炭素材料の比表面積に比べて２０％以下に減少したものである、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち酸素含量は、１％以下である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理するステップ以後の活性化した炭素材料のうち金属の不純物含量は、０．１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍ以下である、請求項１に記載の電極素材用活性炭の製造方法。
【国際調査報告】
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