一种利用废弃pvc制备的超级电容器用电极材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]能源和环境问题是目前人类亟需解决的两大问题。在化石能源日渐枯竭、环境污染日益严重和全球气候变暖的今天，寻求可再生绿色能源、对环境和谐的材料显得尤为迫切。超级电容器作为一种新型储能装置，由于具有功率密度高，充放电速率快，对环境无污染及良好的循环稳定性等许多优点，在新能源系统中占有重要地位。超级电容器的性能主要取决于电极材料。超级电容器电极材料主要包括:双电层碳基材料和赝电容材料(过渡金属氧化物、氢氧化物和导电聚合物)。然而，碳材料虽具有高的功率密度和良好的循环寿命，但因其电容小限制了该材料在超级电容器中的应用，过渡金属氧化物和氢氧化物具有较高的比电容但是稳定性差，导电聚合物的导电性良好，由于不同的制备方法导致稳定性较差，所以每一种材料作为超级电容器电极材料都有其优缺点。我们要结合不同材料的特性，制备出复合电极材料，不仅能够实现材料性能和成本的合理利用，并且具备的优良性能，应用前景十分广泛。随着PVC塑料在社会中的运用越来越多，随之带来的污染却不容忽视，对环境、土壤带来严重的危害。本发明针对这一情况将废弃的PVC材料经过炭化、活化制备出活性炭，解决了大量废弃PVC材料对环境、土壤的危害，对废物进行二次利用，节约了自然资源。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料及其制备方法。
[0004]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，由下列重量份的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
[0005]本发明所述一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将聚苯乙烯加热至熔融状态，与步骤(I)的产物搅拌混合均匀，再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0006]本发明的优点是:本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，并且掺杂其他导电性材料提高电极的导电性，本发明的电极材料具有原料易得、成本低廉、容量大、能量密度高、工作温度范围宽和使用寿命长的特点，可以满足对不同用电器的需求。
[0007]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0008]一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1、氧化锌1、钛酸钡2、三氧化铀3、碳化硅3、改性废弃PVC基活性炭116、聚苯乙烯2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯2、预胶化淀粉3、蒸馏水15 ;
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份(公斤)的原料制成:阳起石粉5、硫酸镁3、铝酸酯偶联剂DL-4112、麦饭石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、废弃PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高锰酸钾30、碳酸锆钾3、环己酮130 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
[0009]本发明所述一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用；
(2)将聚苯乙烯加热至熔融状态，与步骤(I)的产物搅拌混合均匀，再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
[0010]以实施例中的电极材料和导电剂、粘结剂按照比例混合，加入少量的无水乙醇混合均匀，均匀涂抹在不锈钢网集流体上真空干燥，以饱和甘汞电极为参比电极，聚四氟乙烯为隔膜，以6mol/l的KOH电解质水溶液为电解液，在1.2-2.5V的范围内，在恒流(5mA)下进行循环测试，容量:1.68F，内阻:1.6 Ω.m，循环容量保持率(％):98.3。
【主权项】
1.一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15 ; 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:阳起石粉5-6、硫酸镁2-3、铝酸酯偶联剂DL-4112-3、麦饭石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、废弃PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高锰酸钾20-30、碳酸锆钾2-3、环己酮100-150 ;制备方法是将废弃的PVC材料和聚苯乙烯微球加到环己酮中溶解，再加入阳起石粉、麦饭石粉、竹炭搅拌均匀，升高温度至60-80° C，再加入二甲基硅油、铝酸酯偶联剂DL-411、硫酸镁、碳酸锆钾搅拌反应1-2小时，加到双螺旋机中挤出制粒，将制成的颗粒加到炭烧炉中，和高锰酸钾混合均匀在氮气的保护下于700-800° C下煅烧2-4小时，自然冷却至室温粉碎即可。
2.根据权利要求1所述一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (1)将十六烷基三甲基溴化铵、预胶化淀粉、蒸馏水和改性废弃PVC基活性炭混合搅拌均匀，加热至50-60° C，形成浆料，喷雾干燥后备用； (2)将聚苯乙烯加热至熔融状态，与步骤(I)的产物搅拌混合均匀，再加入异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯及其余剩余物质混合研磨，研磨后置于管式炉中，通入纯氨气，在400-600° C温度下退火处理2-4小时，得到氮包覆的废弃PVC基复合电极材料。
【专利摘要】本发明公开了一种利用废弃PVC制备的超级电容器用电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：十六烷基三甲基溴化铵1-2、氧化锌1-2、钛酸钡1-3、三氧化铀2-3、碳化硅2-3、改性废弃PVC基活性炭100-130、聚苯乙烯1-2、异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯1-3、预胶化淀粉2-3、蒸馏水10-15；本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，并且掺杂其他导电性材料提高电极的导电性，本发明的电极材料具有原料易得、成本低廉、容量大、能量密度高、工作温度范围宽和使用寿命长的特点，可以满足对不同用电器的需求。
【IPC分类】H01G11-38, H01G11-42, H01G11-44, H01G11-34
【公开号】CN104851604
【申请号】CN201510154186
【发明人】纪沿海, 崔丽, 胡枝丽
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月2日