一种废弃pvc制备的循环寿命高的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，特别是一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]自从上世纪30年代合成高分子问世以来，PVC塑料及其制品已广泛应用于建材、包装、电力和生活消费品等方面，随着石化工业的发展，塑料产品的品种和数量日益增多，其废弃物的量也在急剧的增加，由于塑料及其制品不易降解，所以由其造成的“白色污染”已被认为是世界性的公害之一。目前废塑料回收利用的方法主要有:(1)焚烧或填埋；(2)废塑料作为燃料回收热能；(3)废塑料取代焦炭作为炼铁的还原剂；(4)裂解生产燃料油。除此之外还有很多资源化利用的技术，然而，若将废塑料焚烧或作为燃料使用，则会增加空气中的C02、S02、N0等有害物质，对于含氯的塑料还会产生氯化氢气体和剧毒的二恶英；填埋处理占用大量的耕地并造成地下水污染；若作为原料生产燃料油品，虽然在技术上是可行的，但由于投资大，产品的质量及售价等方面均无法与石油相比，因此其在短时间内无法产业化生产。目前以废弃PVC为原料生产活性炭是研宄的热点。
[0003]超级电容器亦称为电化学电容器，是一类新型能量储存与转换器件。它能够提供比普通电容器更高的比能量和比电池更高的比功率及循环寿命；换言之，超级电容器能够填补传统电容器和电池之间的空白。超级电容器可以作为无污染的后备电源用于多种电器设备，也可以与电池组成混合电源为电动汽车提供动力，到目前为止，采用碳材料作为电极活性物质的超级电容器占商业化了的电化学电容器总量的80 %。超级电容器的储能包括双电层电容储能和法拉第赝电容储能两类。碳电极材料主要遵循双电层储能原理，即利用碳材料具有较大比表面积的特点，通过碳材料吸附电解液中的离子，在电解液/电极界面形成双电层来完成储能过程。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料及其制备方法。
[0005]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，由下列重量份的原料制成:硫化锂1-2、三聚磷酸钠2-3、硝酸镧1-2、玻璃料3-5、硼化钒1-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、聚乙烯醇1-2、蒸馏水8-15、改性废弃PVC基活性炭100-130 ；
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。
[0006]本发明所述一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将聚乙烯醇、蒸馏水、玻璃料和改性废弃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)将步骤(I)的产物和氨丙基三乙氧基硅烷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。
[0007]本发明的优点是:本发明制备的电极材料添加的硫化锂阻止了电化学可逆反应中硫元素的流失，增强了电极材料的循环使用寿命，通过废弃PVC制备的活性炭具有比表面积小，体比容量高、循环稳定性高的特点，本发明制备工艺简单，原料简单易得，并能够进行废物利用，保护环境。
[0008]本发明的优点是:本发明利用废弃的PVC材料和玻璃料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，本发明制备方法简单，操作方便，成本低，作为超级电容器电极材料具有高电导率和双电层电容特性，有较好的应用前景。
[0009]具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0010]一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:硫化锂1、三聚磷酸钠2、硝酸镧1、玻璃料4、硼化钒3、氨丙基三乙氧基硅烷2、聚乙烯醇
1、蒸馏水13、改性废弃PVC基活性炭120 ；
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。
[0011]本发明所述一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，由以下步骤具体制成:
(1)将聚乙烯醇、蒸馏水、玻璃料和改性废弃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)将步骤(I)的产物和氨丙基三乙氧基硅烷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。
[0012]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:1.62F，内阻:1.3 Ω.m，循环容量保持率(％):98.1。
【主权项】
1.一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:硫化锂1-2、三聚磷酸钠2-3、硝酸镧1-2、玻璃料3-5、硼化钒1_3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、聚乙烯醇1-2、蒸馏水8-15、改性废弃PVC基活性炭100-130 ； 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所述一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，其特征在于，由以下步骤具体制成: (1)将聚乙烯醇、蒸馏水、玻璃料和改性废弃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)将步骤(I)的产物和氨丙基三乙氧基硅烷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】本发明公开了一种废弃PVC制备的循环寿命高的复合电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：硫化锂1-2、三聚磷酸钠2-3、硝酸镧1-2、玻璃料3-5、硼化钒1-3、氨丙基三乙氧基硅烷2-3、聚乙烯醇1-2、蒸馏水8-15、改性废弃PVC基活性炭100-130；本发明利用废弃的PVC材料和玻璃料制备的活性炭，具有比表面积大、导电效率高、制备工艺简单等优点，本发明制备方法简单，操作方便，成本低，作为超级电容器电极材料具有高电导率和双电层电容特性，有较好的应用前景。
【IPC分类】H01G11-38, H01G11-34, H01G11-44, H01G11-42
【公开号】CN104851605
【申请号】CN201510154866
【发明人】江豪, 梅务华, 姚志国
【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