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저급 석유코크스의 불순물 함량 및 유분 함량을 상기 저급 석유코크스를 알칼리 화합물의 활성화제와 혼합한 후 화학적 활성화 열처리하여 감소시키고, 상기 저급 석유코크스로부터 슈퍼커패시터 전극용 활성탄을 제조하는 슈퍼커패시터 전극용 활성탄 제조방법으로서,(a-1) 오일샌드, 감압잔사유, 유동접촉 분해유(FCC-DO), 또는 경질 사이클 오일(LCO)의 석유계 중질 유분을 고온으로 열분해하여 얻은 다공질의 저급 석유코크스를 건조하는 단계;(a-2) 상기 저급 석유코크스를 분쇄/분급하는 단계; (a-3) 상기 분쇄/분급된 저급 석유코크스를 활성화제인 알칼리 화합물과 무게비로 혼합하여 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합물을 얻는 단계;(a-4) 상기 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합물을 열처리하여 화학적 활성화 반응물을 얻는 단계; (a-5) 상기 화학적 활성화 반응물을 수세/산세 공정을 통해 불순물을 제거하여 수세/산세한 반응물을 얻는 단계;(a-6) 상기 수세/산세한 반응물을 여과한 후 대기 중에서 건조하거나 진공하에서 건조하여 활성탄 건조물을 수득하는 단계; 및(a-7) 상기 활성탄 건조물을 환원 열처리하여 표면관능기를 제거하여 슈퍼커패시터 전극용 활성탄을 제조하는 단계;를 포함하고,상기 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 비표면적(BET)은 1,300 m2/g 내지 3,000 m2/g인 중비표면적 또는 고비표면적의 슈퍼커패시터 전극용 활성탄인 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-1) 오일샌드, 감압잔사유, 유동접촉 분해유(FCC-DO), 또는 경질 사이클 오일(LCO)의 석유계 중질 유분을 고온으로 열분해하여 얻은 다공질의 저급 석유코크스를 건조하는 단계에서,상기 건조는 대기 중 또는 진공하에서 5 ~ 150 ℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-2) 저급 석유코크스를 분쇄/분급하는 단계에서,상기 분쇄는 Jaw Crusher, Gyratory Crusher, roller Crusher, Cone Crusher, Hammermil Crusher, Tumbling Mill, Vibration Mill, Attrition Mill, Ball Mill, Rod Mill, Pebble Mill, 및 Autogeneous Mill로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 장비로 상기 저급 석유코크스를 10 nm 내지 200 ㎛의 분쇄물로 분쇄하고,상기 분급은 기류식 분급기, 회전체 분급기, 체, 및 메쉬로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 분급기로 10 nm 내지 200 ㎛의 분쇄물을 분급하는 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-3) 분쇄/분급된 저급 석유코크스를 활성화제인 알칼리 화합물과 무게비로 혼합하여 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합물을 얻는 단계에서,상기 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합비는 석유코크스:알칼리 화합물 = 1: 2 ~ 10의 무게비로 수행되는 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-3) 분쇄/분급된 저급 석유코크스를 활성화제인 알칼리 화합물과 무게비로 혼합하여 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합물을 얻는 단계에서,상기 알칼리 화합물은 KOH, NaOH, K2CO3, Na2CO3, CH3COOK, 및 CH3COONa으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 화합물인 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-4) 석유코크스-알칼리 화합물의 혼합물을 화학적 활성화 열처리하여 화학적 활성화 반응물을 얻는 단계에서,상기 화학적 활성화 열처리는 500 ℃ 내지 1200 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-5) 화학적 활성화 반응물을 수세/산세 공정을 통해 불순물을 제거하여 수세/산세한 반응물을 얻는 단계에서,상기 수세/산세 공정시 산성 용액은 염산, 황산, 질산, 인산, 및 아세트산으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택한 산을 물에 희석한 용액인 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제7항에 있어서,상기 산성 용액의 농도는 5 중량 % 내지 50 중량% 인 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-6) 수세/산세한 반응물을 여과한 후 대기 중에서 건조하거나 진공하에서 건조하여 활성탄 건조물을 수득하는 단계에서,상기 수세/산세한 반응물을 진공 감압 장치를 사용하여 여과하는 것을 특징으로 하는 저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-6) 수세/산세한 반응물을 여과한 후 대기 중에서 건조하거나 진공하에서 건조하여 활성탄 건조물을 수득하는 단계에서,상기 여과된 수세/산세 반응물을 80 ℃ 내지 150 ℃의 온도에서 건조하는 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제1항에 있어서,상기 (a-7) 활성탄 건조물을 환원 열처리하여 표면관능기를 제거하여 슈퍼커패시터 전극용 활성탄을 제조하는 단계에서,상기 환원 열처리는 500 ℃ 내지 900 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 환원 열처리는 H2/Ar 혼합가스, 질소 또는 아르곤을 사용하여 환원 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법
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제11항에 있어서,상기 환원 열처리를 통해 얻어진 활성탄의 산소 함량은 0
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제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 저급 석유코크스를 이용한 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 제조방법으로 제조된 슈퍼커패시터 전극용 활성탄
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제 14 항에 있어서, 상기 슈퍼커패시터 전극용 활성탄의 비표면적(BET)은 1,300 m2/g 내지 3,000 m2/g인 슈퍼커패시터 전극용 활성탄
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제14항에 기재된 슈퍼커패시터 전극용 활성탄으로 제조된 슈퍼커패시터
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