一種高容量廢棄pvc基復(fù)合電極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學能源材料領(lǐng)域，特別是一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化社會的不斷擴大和環(huán)境及能源危機的出現(xiàn)，能源儲存與轉(zhuǎn)換問題成為當今的研宄熱點。在各種能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，超級電容器由于具有充放電速度快、循環(huán)壽命長，相對安全、使用溫度寬、環(huán)境友好和免維護等優(yōu)良特性而被廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。根據(jù)儲能機理的不同，超級電容器可分為雙電層電容器和贗電容器。雙電層電容器主要依靠電極和電解液界面的雙電層來存儲電荷，利用電極材料巨大的比表面積通過物理過程儲存電能，其電極材料主要為高比表面積的碳材料?；钚蕴烤哂泻艽蟮谋缺砻娣e和豐富的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，可為雙電層的形成提供巨大的表面積，因此是最早應(yīng)用于超級電容器的一種電極材料，但唯一不足的是活性炭能量密度較低。納米氧化鍺具有良好的導(dǎo)電性，它以納米粒子的存在形式附著在炭極材料表面，提高了電極材料的電化學性能，并且能夠在電化學反應(yīng)中起到催化的作用，提高電極材料的電容量，錫銻合金包覆活性炭，提高活性炭的孔隙，提高導(dǎo)電率和比表面積，解決炭基電極材料電容量、能量密度低的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高容量廢棄PVC基復(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:
一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:錫銻合金1-2、丁苯橡膠1-2、三乙醇胺1-2、納米氧化鍺2-4、納米硫化鈷1-3、改性廢棄PVC基活性炭110-120、蒸餾水10-15、糊精1-3、硅烷偶聯(lián)劑KH5701-2 ；
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)明所述一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將蒸餾水、丁苯橡膠、糊精和改性廢棄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 )將錫銻合金加熱至熔融和步驟(I)的產(chǎn)物及其余剩余物質(zhì)混合攪拌均勻，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，摻雜的納米氧化鍺提高了電極材料的導(dǎo)電性、電化學性能和電容量，表面包覆的錫銻合金增加了電極材料的孔隙，提高導(dǎo)電率和比表面積，解決炭基電極材料電容量、能量密度低的難題。
[0007]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。
[0008]一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:錫銻合金2、丁苯橡膠1、三乙醇胺2、納米氧化鍺4、納米硫化鈷2、改性廢棄PVC基活性炭110、蒸餾水14、糊精2、硅烷偶聯(lián)劑KH5702 ；
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)明所述一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將蒸餾水、丁苯橡膠、糊精和改性廢棄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 )將錫銻合金加熱至熔融和步驟(I)的產(chǎn)物及其余剩余物質(zhì)混合攪拌均勻，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)下進行循環(huán)測試，容量:1.67F，內(nèi)阻:1.4 Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.7。
【主權(quán)項】
1.一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:錫銻合金1-2、丁苯橡膠1-2、三乙醇胺1-2、納米氧化鍺2-4、納米硫化鈷1-3、改性廢棄PVC基活性炭110-120、蒸餾水10-15、糊精1-3、硅烷偶聯(lián)劑KH5701-2 ； 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所述一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (O將蒸餾水、丁苯橡膠、糊精和改性廢棄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 )將錫銻合金加熱至熔融和步驟(I)的產(chǎn)物及其余剩余物質(zhì)混合攪拌均勻，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)明公開了一種高容量廢棄PVC基復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：錫銻合金1-2、丁苯橡膠1-2、三乙醇胺1-2、納米氧化鍺2-4、納米硫化鈷1-3、改性廢棄PVC基活性炭110-120、蒸餾水10-15、糊精1-3、硅烷偶聯(lián)劑KH5701-2；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，摻雜的納米氧化鍺提高了電極材料的導(dǎo)電性、電化學性能和電容量，表面包覆的錫銻合金增加了電極材料的孔隙，提高導(dǎo)電率和比表面積，解決炭基電極材料電容量、能量密度低的難題。
【IPC分類】H01G11-24, H01G11-86, H01G11-38, H01G11-30, H01G11-44
【公開號】CN104779057
【申請?zhí)枴緾N201510155404
【發(fā)明人】鮑啟兵, 高亮, 肖亮
【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