一種廢棄pvc制備的高比功率復(fù)合電極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)能源材料領(lǐng)域，特別是一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器作為新型清潔能源元件，具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和巨大的潛在市場，受到廣泛的關(guān)注。根據(jù)儲能原理的不同，超級電容器可以分為雙電層電熱器、法拉第贗電容器和混合超級電容器。雙電層電容器主要是通過在電極/電解質(zhì)之間的界面上所形成的雙電層來儲能，該類電容器具有很高的功率密度和極好的循環(huán)性能；法拉第贗電容器，主要是通過在電極的表面或體相中的二維空間發(fā)生快速可逆的化學(xué)吸附/脫附或氧化還原反應(yīng)來儲能，該反應(yīng)的特點是有法拉第電流產(chǎn)生，其理論比電容和能量密度比雙電層電容器高出10?100倍。電極材料直接影響超級電容器的主要性能。本發(fā)明將鋁粉添加到電極材料中，增加了電極材料的比容量，提高開路電壓，增強導(dǎo)電性，化學(xué)穩(wěn)定性好，提高了材料的比功率，價格低廉，本發(fā)明還利用廢棄的PVC制備出活性炭，活性炭具有高的比表面積，孔隙分布均勻，導(dǎo)電性好，不僅解決了廢棄PVC對環(huán)境的污染，并且對資源進(jìn)行合理利用，節(jié)約自然資源，對鋁粉進(jìn)行摻雜，提高了電極材料的性能，本發(fā)明具有資源豐富，價格低廉，無毒，易制備，對環(huán)境友好等優(yōu)點，應(yīng)用前景良好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料及其制備方法。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:納米硫1-2、尖晶石錳酸鋰1-2、鋁粉1-3、羧甲基纖維素1-2、納米氧化鈣1-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、聚乙烯醇縮丁醛1-2、蒸餾水9-15、3_氨丙基三甲氧基硅烷1_3 ;
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸鈉1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化鋯1-2、硬脂酸鋅1-2、四氯化鈦2-3、三氟化鐵1_2、廢棄PVC材料400-500、重鉻酸鉀20-30、氨水40-60 ；制備方法是(I)將廢棄的PVC粉碎成顆粒均勻的平鋪在陶瓷蒸發(fā)皿上，在氧氣的環(huán)境中，以5° C/min的速度升溫，在300-350° C維持2-3小時，結(jié)束后再將廢棄的PVC和重鉻酸鉀混合均勻放入煅燒爐中，以每分鐘10?30° C的速度升溫，加熱至600-700° C獲得活化的活性炭，自然冷卻至室溫，將活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸鈉和其余剩余物質(zhì)混合，加熱至80-90° C時攪拌反應(yīng)20-40分鐘，再加到氨水中，控制壓強在2-3MPa溫度在100-120° C下維持2_3小時，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0005]本發(fā)明所述一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將聚乙烯醇縮丁醛、蒸餾水、羧甲基纖維素和改性廢棄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(chǎn)物和3-氨丙基三甲氧基硅烷及其余剩余物質(zhì)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(fù)合電極材料。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明利用廢棄的PVC材料制備的活性炭，具有比表面積大、導(dǎo)電效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點，對鋁粉進(jìn)行摻雜，提高了電極材料的性能，本發(fā)明具有資源豐富，價格低廉，無毒，易制備，對環(huán)境友好等優(yōu)點，應(yīng)用前景良好。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:納米硫1、尖晶石錳酸鋰2、鋁粉3、羧甲基纖維素2、納米氧化鈣2、改性廢棄PVC基活性炭120、聚乙烯醇縮丁醛1、蒸餾水13、3_氨丙基三甲氧基硅烷2 ;
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:偏硅酸鈉1、沉淀法白炭黑2、甲基三乙氧基硅烷2、氟化鋯2、硬脂酸鋅1、四氯化鈦2、三氟化鐵2、廢棄PVC材料400、重鉻酸鉀26、氨水56 ;制備方法是(I)將廢棄的PVC粉碎成顆粒均勻的平鋪在陶瓷蒸發(fā)皿上，在氧氣的環(huán)境中，以5° C/min的速度升溫，在300-350° C維持2_3小時，結(jié)束后再將廢棄的PVC和重鉻酸鉀混合均勻放入煅燒爐中，以每分鐘10?30° C的速度升溫，加熱至600-700° C獲得活化的活性炭，自然冷卻至室溫，將活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸鈉和其余剩余物質(zhì)混合，加熱至80-90° C時攪拌反應(yīng)20-40分鐘，再加到氨水中，控制壓強在2-3MPa溫度在100-120° C下維持2_3小時，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0009]本發(fā)明所述一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將聚乙烯醇縮丁醛、蒸餾水、羧甲基纖維素和改性廢棄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(chǎn)物和3-氨丙基三甲氧基硅烷及其余剩余物質(zhì)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(fù)合電極材料。
[0010]以實施例中的電極材料和導(dǎo)電劑、粘結(jié)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(zhì)水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內(nèi)，在恒流(5mA)下進(jìn)行循環(huán)測試，容量:1.70F,內(nèi)阻:1.5Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.6。
【主權(quán)項】
1.一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米硫1-2、尖晶石錳酸鋰1-2、鋁粉1-3、羧甲基纖維素1-2、納米氧化鈣1-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、聚乙烯醇縮丁醛1-2、蒸餾水9-15、3_氨丙基三甲氧基硅烷1_3 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸鈉1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化鋯1-2、硬脂酸鋅1-2、四氯化鈦2-3、三氟化鐵1_2、廢棄PVC材料400-500、重鉻酸鉀20-30、氨水40-60 ；制備方法是(I)將廢棄的PVC粉碎成顆粒均勻的平鋪在陶瓷蒸發(fā)皿上，在氧氣的環(huán)境中，以5° C/min的速度升溫，在300-350° C維持2-3小時，結(jié)束后再將廢棄的PVC和重鉻酸鉀混合均勻放入煅燒爐中，以每分鐘10?30° C的速度升溫，加熱至600-700° C獲得活化的活性炭，自然冷卻至室溫，將活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸鈉和其余剩余物質(zhì)混合，加熱至80-90° C時攪拌反應(yīng)20-40分鐘，再加到氨水中，控制壓強在2-3MPa溫度在100-120° C下維持2_3小時，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將聚乙烯醇縮丁醛、蒸餾水、羧甲基纖維素和改性廢棄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(chǎn)物和3-氨丙基三甲氧基硅烷及其余剩余物質(zhì)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(fù)合電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種廢棄PVC制備的高比功率復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：納米硫1-2、尖晶石錳酸鋰1-2、鋁粉1-3、羧甲基纖維素1-2、納米氧化鈣1-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、聚乙烯醇縮丁醛1-2、蒸餾水9-15、3-氨丙基三甲氧基硅烷1-3；本發(fā)明利用廢棄的PVC材料制備的活性炭，具有比表面積大、導(dǎo)電效率高、制備工藝簡單等優(yōu)點，對鋁粉進(jìn)行摻雜，提高了電極材料的性能，本發(fā)明具有資源豐富，價格低廉，無毒，易制備，對環(huán)境友好等優(yōu)點，應(yīng)用前景良好。
【IPC分類】H01G11-30, H01G11-34
【公開號】CN104867683
【申請?zhí)枴緾N201510154176
【發(fā)明人】安東升, 李幼琴, 張超
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月2日