一種循環性能穩定性高的復合電極材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化學能源材料領域，特別是一種循環性能穩定性高的復合電極材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]能源是人類生存與發展的物質基礎，隨著全球經濟的快速發展、化石能源的不斷消耗、環境污染的日益嚴重，研宄一種高效、成本低、環境友好、性能高的能源轉換設備勢在必行。電化學電容器也稱超級電容器，它是一種在性能上比傳統電容器更優異的電容器，由于這種新型的能源器件所能儲存的能量比傳統物理電容器大一個數量級以上，同時又具有功率密度高、充電時間短、使用壽命長等優點，被廣泛應用于在汽車、電力、鐵路、通訊、國防、消費型電子產等領域，從而引起了科研工作者的廣泛關注。電化學電容器可以根據電荷儲存機理分為二類:一類是電化學雙電層電容器，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、循環壽命長等優點，但是碳基電極材料的缺點就是比電容低；過渡金屬氧化物具有高的比電容和優異的循環可逆性，但是成本較高。氫氧化鈦是一種兩性化合物，在高溫煅燒下會生成二氧化鈦，二氧化鈦作為一種“零應變”材料，充放電過程中結構幾乎不發生變化，具有安全性高、循環穩定性高等優點，同時原料資源豐富，價格低廉，并且納米級氫氧化鈦在高溫下煅燒，會增加炭材料的孔隙，增大比表面積，提高導電率。
[0003]本發明利用廢棄的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”對環境帶來的危害，并且制備的電極材料比電容高、循環穩定性高，作為超級電容器的電極材料，應用前景十分廣泛。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種循環性能穩定性高的復合電極材料及其制備方法。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0006]本發明所述一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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)的產物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0007]本發明的優點是:本發明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，具有原料易得，廢物利用，制備工藝簡單等優點；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，提高導電率，并且安全性高、循環穩定性好，同時原料資源豐富，價格低廉等優點。
[0008]具體實施方案
下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0009]一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0010]本發明所述一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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)的產物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
[0011]以實施例中的電極材料和導電劑、粘結劑按照比例混合，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電解質水溶液為電解液，在1.2-2.5V的范圍內，在恒流(5mA)下進行循環測試，容量:1.64F，內阻:1.5 Ω.m，循環容量保持率(％):98.5。
【主權項】
1.一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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、鋁酸酯偶聯劑DL-411、硫酸鎂、碳酸鋯鉀攪拌反應1-2小時，加到雙螺旋機中擠出制粒，將制成的顆粒加到炭燒爐中，和高錳酸鉀混合均勻在氮氣的保護下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
2.根據權利要求1所述一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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)的產物和丙烯酸甲酯及其余剩余物質混合研磨，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，得到氮包覆的廢棄PVC基復合電極材料。
【專利摘要】本發明公開了一種循環性能穩定性高的復合電極材料，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；本發明制備利用廢棄的PVC制備出高比表面積、多孔、導電性高的電極材料為基體，具有原料易得，廢物利用，制備工藝簡單等優點；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，提高導電率，并且安全性高、循環穩定性好，同時原料資源豐富，價格低廉等優點。
【IPC分類】H01G11-30, H01G11-86
【公開號】CN104851599
【申請號】CN201510154901
【發明人】劉勇, 童翔, 熊文華
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月2日