一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(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，特別是一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、化石能源的不斷消耗、環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，研宄一種高效、成本低、環(huán)境友好、性能高的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備勢在必行。電化學(xué)電容器也稱超級(jí)電容器，它是一種在性能上比傳統(tǒng)電容器更優(yōu)異的電容器，由于這種新型的能源器件所能儲(chǔ)存的能量比傳統(tǒng)物理電容器大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，同時(shí)又具有功率密度高、充電時(shí)間短、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于在汽車、電力、鐵路、通訊、國防、消費(fèi)型電子產(chǎn)等領(lǐng)域，從而引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。電化學(xué)電容器可以根據(jù)電荷儲(chǔ)存機(jī)理分為二類:一類是電化學(xué)雙電層電容器，該類電容器的電極材料主要是碳材料；另一類是法拉第贗電容器，該類電容器的電極材料主要是過渡金屬氧化物。碳材料具有高比表面積、成本低、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但是碳基電極材料的缺點(diǎn)就是比電容低；過渡金屬氧化物具有高的比電容和優(yōu)異的循環(huán)可逆性，但是成本較高。氫氧化鈦是一種兩性化合物，在高溫煅燒下會(huì)生成二氧化鈦，二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N“零應(yīng)變”材料，充放電過程中結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化，具有安全性高、循環(huán)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)原料資源豐富，價(jià)格低廉，并且納米級(jí)氫氧化鈦在高溫下煅燒，會(huì)增加炭材料的孔隙，增大比表面積，提高導(dǎo)電率。
[0003]本發(fā)明利用廢棄的PVC通過炭化、活化、摻雜改性制備的活性炭基電極材料，不僅解決了“白色污染”對(duì)環(huán)境帶來的危害，并且制備的電極材料比電容高、循環(huán)穩(wěn)定性高，作為超級(jí)電容器的電極材料，應(yīng)用前景十分廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料及其制備方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實(shí)施:
一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:甲基戊醇2-4、二甲基乙酰胺1-2、納米氫氧化鈦2-4、海泡石粉0.5-1、二硼化鈦1-2、氧化銫1_2、改性廢棄PVC基活性炭100-120、聚乙烯醇1-2、蒸餾水10-13、丙烯酸甲酯1-2 ；
所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0006]本發(fā)明所述一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成: (1)將蒸餾水、聚乙烯醇、甲基戊醇、海泡石粉和改性廢棄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)物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質(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(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導(dǎo)電性高的電極材料為基體，具有原料易得，廢物利用，制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)；摻雜的氫氧化鈦在高溫下增加炭材料的孔隙，增大比表面積，提高導(dǎo)電率，并且安全性高、循環(huán)穩(wěn)定性好，同時(shí)原料資源豐富，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]具體實(shí)施方案
下面通過具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:甲基戊醇4、二甲基乙酰胺2、納米氫氧化鈦4、海泡石粉0.5、二硼化鈦1、氧化銫1、改性廢棄PVC基活性炭100、聚乙烯醇2、蒸餾水12、丙烯酸甲酯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:陽起石粉5、硫酸鎂3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112、麥飯石粉3、竹炭8、二甲基硅油1、廢棄PVC材料500、聚苯乙烯微球7、高錳酸鉀30、碳酸鋯鉀3、環(huán)己酮130 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0010]本發(fā)明所述一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蒸餾水、聚乙烯醇、甲基戊醇、海泡石粉和改性廢棄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)物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質(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(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0011]以實(shí)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:1.64F，內(nèi)阻:1.5 Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.5。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:甲基戊醇2-4、二甲基乙酰胺1-2、納米氫氧化鈦2-4、海泡石粉0.5-1、二硼化鈦1-2、氧化銫1-2、改性廢棄PVC基活性炭100-120、聚乙烯醇1-2、蒸餾水10-13、丙烯酸甲酯1_2 ； 所述改性廢棄PVC基活性炭是由下列重量份的原料制成:陽起石粉5-6、硫酸鎂2-3、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4112-3、麥飯石粉2-4、竹炭6_10、二甲基硅油1_2、廢棄PVC材料300-500、聚苯乙烯微球5-8、高錳酸鉀20-30、碳酸鋯鉀2-3、環(huán)己酮100-150 ;制備方法是將廢棄的PVC材料和聚苯乙烯微球加到環(huán)己酮中溶解，再加入陽起石粉、麥飯石粉、竹炭攪拌均勻，升高溫度至60-80° C，再加入二甲基硅油、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應(yīng)1-2小時(shí)，加到雙螺旋機(jī)中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時(shí)，自然冷卻至室溫粉碎即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將蒸餾水、聚乙烯醇、甲基戊醇、海泡石粉和改性廢棄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)物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質(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(shí)，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種循環(huán)性能穩(wěn)定性高的復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：甲基戊醇2-4、二甲基乙酰胺1-2、納米氫氧化鈦2-4、海泡石粉0.5-1、二硼化鈦1-2、氧化銫1-2、改性廢棄PVC基活性炭100-120、聚乙烯醇1-2、蒸餾水10-13、丙烯酸甲酯1-2；本發(fā)明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導(dǎo)電性高的電極材料為基體，具有原料易得，廢物利用，制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)；摻雜的氫氧化鈦在高溫下增加炭材料的孔隙，增大比表面積，提高導(dǎo)電率，并且安全性高、循環(huán)穩(wěn)定性好，同時(shí)原料資源豐富，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H01G11-30, H01G11-86
【公開號(hào)】CN104851599
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510154901
【發(fā)明人】劉勇, 童翔, 熊文華
【申請(qǐng)人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月2日