一種機械穩(wěn)定性高的廢棄pvc基活電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化學能源材料領域，特別是一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]超級電容器即電化學電容器，是一種能量密度和功率密度介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的新型儲能元件。超級電容器的出現(xiàn)使得電容器的電容達到法拉級別，是傳統(tǒng)電容器20~200倍。其具有比功率高、能量密度大、充放電時間短和循環(huán)壽命長等優(yōu)點，彌補了二次電池功率低、壽命短以及傳統(tǒng)電容器能量密度低的缺點。另外，超級電容器的工作溫度范圍寬、安全和對環(huán)境無污染的特點，使其稱為現(xiàn)代新型，實用的儲能元件，具有非常廣泛的應用前景。為了保證超級電容器擁有良好的電化學性能，人們使用了各種不同的電極材料，主要分為如下三類:碳材料、金屬氧化物和導電聚合物。單一組分的材料用作超級電容器存在比電容不高、能量密度低或者循環(huán)穩(wěn)定性差等缺點，如，碳材料的比電容相對較低，有些過渡金屬氧化物的導電率較低或成本高，導電聚合物的循環(huán)穩(wěn)定性較差。為了彌補以上缺陷，二元或者三元復合材料用作電容器研宄越來越廣泛。
[0003]隨著城市的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的PVC材料制品運用到社會生活中，但因為人們經常隨手丟棄塑料廢棄物，對市容、景觀帶來不好的視覺刺激，并且它不易回收、難以降解?，F(xiàn)在主要的處理方法就是焚燒和填埋，焚燒會產生大量的有毒煙霧，污染大氣，并且促使酸雨的形成；填埋對土地有極大的危害，改變土質和酸堿度，影響農作物吸收養(yǎng)分和水分，導致減產，并且它在土壤中不分解，無法被自然所吸收。本發(fā)明通過將廢棄的PVC炭化、活化制備出具有高比表面積、多孔、導電性好、結構穩(wěn)定、吸附效果極佳的活性炭電極材料，四硫化三鈷是一種廉價過渡金屬氧化物，其比容量大，并且綠色環(huán)保，但是電阻大、易團聚、循環(huán)性能較差是它的缺點，因此將兩者復合可以取長補短，提高材料性能并在此基礎上摻雜具有導電作用的霧化廢鐵粉、聚吡咯等，進一步提高超級電容器的導電性和機械穩(wěn)定性，延長使用年限。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料，由下列重量份的原料制成:對乙基苯甲酸2-4、氧化錳1-2、溴化鋁1-2、聚吡咯1-2、四硫化三鈷2-3、霧化廢鐵粉3_4、改性廢棄PVC基活性炭100-130、氯化橡膠1-3、甲基三甲氧基硅烷1-2、蒸餾水10-15 ；
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0006]本發(fā)明所述一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將對乙基苯甲酸、氯化橡膠、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將步驟(I)的產物和甲基三甲氧基硅烷及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600。C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，摻雜的四硫化三鈷提高電極的比容量，并且綠色環(huán)保，摻雜的霧化廢鐵粉、聚吡咯等導電材料，進一步提高電極材料的導電性和機械穩(wěn)定性，延長了超級電容器的使用年限。
[0008]具體實施方案
下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0009]一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:對乙基苯甲酸4、氧化錳2、溴化鋁1、聚吡咯2、四硫化三鈷3、霧化廢鐵粉4、改性廢棄PVC基活性炭130、氯化橡膠2、甲基三甲氧基硅烷1、蒸餾水15 ;
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:陽起石粉5、硫酸鎂3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112、麥飯石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、廢棄PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高錳酸鉀30、碳酸鋯鉀3、環(huán)己酮130 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0010]本發(fā)明所述一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將對乙基苯甲酸、氯化橡膠、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用；
(2)將步驟(I)的產物和甲基三甲氧基硅烷及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600。C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0011]以實施例中的電極材料和導電劑、粘結劑按照比例混合，加入少量的無水乙醇混合均勻，均勻涂抹在不銹鋼網(wǎng)集流體上真空干燥，以飽和甘汞電極為參比電極，聚四氟乙烯為隔膜，以6mol/l的KOH電解質水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內，在恒流(5mA)下進行循環(huán)測試，容量:168.F，內阻:1.2 Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.5。
【主權項】
1.一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：對乙基苯甲酸2-4、氧化錳1-2、溴化鋁1-2、聚吡咯1-2、四硫化三鈷2-3、霧化廢鐵粉3-4、改性廢棄PVC基活性炭100-130、氯化橡膠1_3、甲基三甲氧基硅烷1_2、蒸餾水10-15 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成：陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
2.根據(jù)權利要求I所述一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成： (1)將對乙基苯甲酸、氯化橡膠、蒸餾水和改性廢棄PVC基活性炭混合攪拌均勻，加熱至50-60° C，形成漿料，噴霧干燥后備用； (2)將步驟（I)的產物和甲基三甲氧基硅烷及其余剩余物質混合研磨，研磨后置于管式爐中，通入純氨氣，在400-600。C溫度下退火處理2-4小時，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械穩(wěn)定性高的廢棄PVC基活電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：對乙基苯甲酸2-4、氧化錳1-2、溴化鋁1-2、聚吡咯1-2、四硫化三鈷2-3、霧化廢鐵粉3-4、改性廢棄PVC基活性炭100-130、氯化橡膠1-3、甲基三甲氧基硅烷1-2、蒸餾水10-15；本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，摻雜的四硫化三鈷提高電極的比容量，并且綠色環(huán)保，摻雜的霧化廢鐵粉、聚吡咯等導電材料，進一步提高電極材料的導電性和機械穩(wěn)定性，延長了超級電容器的使用年限。
【IPC分類】H01G11-86, H01G11-44, H01G11-38
【公開號】CN104779067
【申請?zhí)枴緾N201510154177
【發(fā)明人】李亞, 肖建平, 鄭穎
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月2日