一种高容量废弃pvc基复合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，特别是一种高容量废弃PVC基复合电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着信息化社会的不断扩大和环境及能源危机的出现，能源储存与转换问题成为当今的研宄热点。在各种能源转换系统中，超级电容器由于具有充放电速度快、循环寿命长，相对安全、使用温度宽、环境友好和免维护等优良特性而被广泛应用于各领域。根据储能机理的不同，超级电容器可分为双电层电容器和赝电容器。双电层电容器主要依靠电极和电解液界面的双电层来存储电荷，利用电极材料巨大的比表面积通过物理过程储存电能，其电极材料主要为高比表面积的碳材料。活性炭具有很大的比表面积和丰富的内孔结构，可为双电层的形成提供巨大的表面积，因此是最早应用于超级电容器的一种电极材料，但唯一不足的是活性炭能量密度较低。纳米氧化锗具有良好的导电性，它以纳米粒子的存在形式附着在炭极材料表面，提高了电极材料的电化学性能，并且能够在电化学反应中起到催化的作用，提高电极材料的电容量，锡锑合金包覆活性炭，提高活性炭的孔隙，提高导电率和比表面积，解决炭基电极材料电容量、能量密度低的难题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种高容量废弃PVC基复合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:
一种高容量废弃PVC基复合电极材料，由下列重量份的原料制成:锡锑合金1-2、丁苯橡胶1-2、三乙醇胺1-2、纳米氧化锗2-4、纳米硫化钴1-3、改性废弃PVC基活性炭110-120、蒸馏水10-15、糊精1-3、硅烷偶联剂KH5701-2 ；
所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1_2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60 ；制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0005]本发明所述一种高容量废弃PVC基复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(I)将蒸馏水、丁苯橡胶、糊精和改性废弃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 )将锡锑合金加热至熔融和步骤(I)的产物及其余剩余物质混合搅拌均匀，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:本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，掺杂的纳米氧化锗提高了电极材料的导电性、电化学性能和电容量，表面包覆的锡锑合金增加了电极材料的孔隙，提高导电率和比表面积，解决炭基电极材料电容量、能量密度低的难题。
[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]一种高容量废弃PVC基复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:锡锑合金2、丁苯橡胶1、三乙醇胺2、纳米氧化锗4、纳米硫化钴2、改性废弃PVC基活性炭110、蒸馏水14、糊精2、硅烷偶联剂KH5702 ；
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:偏硅酸钠1、沉淀法白炭黑2、甲基三乙氧基硅烷2、氟化锆2、硬脂酸锌1、四氯化钛2、三氟化铁2、废弃PVC材料400、重铬酸钾26、氨水56 ;制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2_3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
[0009]本发明所述一种高容量废弃PVC基复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(I)将蒸馏水、丁苯橡胶、糊精和改性废弃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 )将锡锑合金加热至熔融和步骤(I)的产物及其余剩余物质混合搅拌均匀，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:1.67F，内阻:1.4 Ω.m，循环容量保持率(％):98.7。
【主权项】
1.一种高容量废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:锡锑合金1-2、丁苯橡胶1-2、三乙醇胺1-2、纳米氧化锗2-4、纳米硫化钴1-3、改性废弃PVC基活性炭110-120、蒸馏水10-15、糊精1-3、硅烷偶联剂KH5701-2 ； 所述改性废弃PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:偏硅酸钠1-2、沉淀法白炭黑2-3、甲基三乙氧基硅烷2-3、氟化锆1-2、硬脂酸锌1-2、四氯化钛2-3、三氟化铁1_2、废弃PVC材料400-500、重铬酸钾20-30、氨水40-60 ；制备方法是(I)将废弃的PVC粉碎成颗粒均匀的平铺在陶瓷蒸发皿上，在氧气的环境中，以5° C/min的速度升温，在300-350° C维持2-3小时，结束后再将废弃的PVC和重铬酸钾混合均匀放入煅烧炉中，以每分钟10?30° C的速度升温，加热至600-700° C获得活化的活性炭，自然冷却至室温，将活性炭、甲基三乙氧基硅烷、偏硅酸钠和其余剩余物质混合，加热至80-90° C时搅拌反应20-40分钟，再加到氨水中，控制压强在2-3MPa温度在100-120° C下维持2_3小时，取出烘干球磨成200-400目粉末，即可。
2.根据权利要求1所述一种高容量废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (O将蒸馏水、丁苯橡胶、糊精和改性废弃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 )将锡锑合金加热至熔融和步骤(I)的产物及其余剩余物质混合搅拌均匀，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】本发明公开了一种高容量废弃PVC基复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：锡锑合金1-2、丁苯橡胶1-2、三乙醇胺1-2、纳米氧化锗2-4、纳米硫化钴1-3、改性废弃PVC基活性炭110-120、蒸馏水10-15、糊精1-3、硅烷偶联剂KH5701-2；本发明利用废弃的PVC材料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，掺杂的纳米氧化锗提高了电极材料的导电性、电化学性能和电容量，表面包覆的锡锑合金增加了电极材料的孔隙，提高导电率和比表面积，解决炭基电极材料电容量、能量密度低的难题。
【IPC分类】H01G11-24, H01G11-86, H01G11-38, H01G11-30, H01G11-44
【公开号】CN104779057
【申请号】CN201510155404
【发明人】鲍启兵, 高亮, 肖亮
【申请人】安徽江威精密制造有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月2日