一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：对乙基苯甲酸2-4、氧化锰1-2、溴化铝1-2、聚吡咯1-2、四硫化三钴2-3、雾化废铁粉3-4、改性废弃PVC基活性炭100-130、氯化橡胶1-3、甲基三甲氧基硅烷1-2、蒸馏水10-15；本发明专利技术制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，掺杂的四硫化三钴提高电极的比容量，并且绿色环保，掺杂的雾化废铁粉、聚吡咯等导电材料，进一步提高电极材料的导电性和机械稳定性，延长了超级电容器的使用年限。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化学能源材料领域，特别是一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料及其制备方法。
技术介绍
超级电容器即电化学电容器，是一种能量密度和功率密度介于传统电容器和二次电池之间的新型储能元件。超级电容器的出现使得电容器的电容达到法拉级别，是传统电容器20~200倍。其具有比功率高、能量密度大、充放电时间短和循环寿命长等优点，弥补了二次电池功率低、寿命短以及传统电容器能量密度低的缺点。另外，超级电容器的工作温度范围宽、安全和对环境无污染的特点，使其称为现代新型，实用的储能元件，具有非常广泛的应用前景。为了保证超级电容器拥有良好的电化学性能，人们使用了各种不同的电极材料，主要分为如下三类：碳材料、金属氧化物和导电聚合物。单一组分的材料用作超级电容器存在比电容不高、能量密度低或者循环稳定性差等缺点，如，碳材料的比电容相对较低，有些过渡金属氧化物的导电率较低或成本高，导电聚合物的循环稳定性较差。为了弥补以上缺陷，二元或者三元复合材料用作电容器研究越来越广泛。随着城市的发展和人们生活水平的提高，越来越多的PVC材料制品运用到社会生活中，但因为人们经常随手丢弃塑料废弃物，对市容、景观带来不好的视觉刺激，并且它不易回收、难以降解。现在主要的处理方法就是焚烧和填埋，焚烧会产生大量的有毒烟雾，污染大气，并且促使酸雨的形成；填埋对土地有极大的危害，改变土质和酸碱度，影响农作物吸收养分和水分，导致减产，并且它在土壤中不分解，无法被自然所吸收。本专利技术通过将废弃的PVC炭化、活化制备出具有高比表面积、多孔、导电性好、结构稳定、吸附效果极佳的活性炭电极材料，四硫化三钴是一种廉价过渡金属氧化物，其比容量大，并且绿色环保，但是电阻大、易团聚、循环性能较差是它的缺点，因此将两者复合可以取长补短，提高材料性能并在此基础上掺杂具有导电作用的雾化废铁粉、聚吡咯等，进一步提高超级电容器的导电性和机械稳定性，延长使用年限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料及其制备方法。为了实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下方案实施：一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料，由下列重量份的原料制成：对乙基苯甲酸2-4、氧化锰1-2、溴化铝1-2、聚吡咯1-2、四硫化三钴2-3、雾化废铁粉3-4、改性废弃PVC基活性炭100-130、氯化橡胶1-3、甲基三甲氧基硅烷1-2、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。本专利技术所述一种机械稳定性高的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：（1）将对乙基苯甲酸、氯化橡胶、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）将步骤（1）的产物和甲基三甲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。本专利技术的优点是：本专利技术制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，掺杂的四硫化三钴提高电极的比容量，并且绿色环保，掺杂的雾化废铁粉、聚吡咯等导电材料，进一步提高电极材料的导电性和机械稳定性，延长了超级电容器的使用年限。具体实施方案下面通过具体实例对本专利技术进行详细说明。一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：对乙基苯甲酸4、氧化锰2、溴化铝1、聚吡咯2、四硫化三钴3、雾化废铁粉4、改性废弃PVC基活性炭130、氯化橡胶2、甲基三甲氧基硅烷1、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。本专利技术所述一种机械稳定性高的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：（1）将对乙基苯甲酸、氯化橡胶、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）将步骤（1）的产物和甲基三甲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。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：168.F，内阻：1.2Ω·m，循环容量保持率（%）：98.5。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：对乙基苯甲酸2‑4、氧化锰1‑2、溴化铝1‑2、聚吡咯1‑2、四硫化三钴2‑3、雾化废铁粉3‑4、改性废弃PVC基活性炭100‑130、氯化橡胶1‑3、甲基三甲氧基硅烷1‑2、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。

【技术特征摘要】
1.一种机械稳定性高的废弃PVC基活电极材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：对乙基苯甲酸2-4、氧化锰1-2、溴化铝1-2、聚吡咯1-2、四硫化三钴2-3、雾化废铁粉3-4、改性废弃PVC基活性炭100-130、氯化橡胶1-3、甲基三甲氧基硅烷1-2、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚，肖建平，郑颖，
申请(专利权)人：安徽江威精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34