一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用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，特別是一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的急劇增長，人類所依靠的資源和能源日益枯竭，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的新能源是當(dāng)今世界解決這些問題的重要課題。超級電容器由于具有功率密度高、充電時間短、使用壽命長等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電動汽車，軍事，移動通訊設(shè)備等領(lǐng)域，從而引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。電極材料是超級電容器技術(shù)發(fā)展的核心，用作超級電容器電極材料的物質(zhì)應(yīng)具有適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)穩(wěn)定性，以及良好的電子、離子導(dǎo)電性，并且在商業(yè)應(yīng)用中要求其成本低且重量輕。超級電容器電極材料通常采用具有高比表面積多孔材料，如:活性炭、碳納米管、石墨等價格低廉、來源廣泛的材料，但唯一的缺點就是能量密度不尚。炭化組有很尚的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的尚溫性能，抗氧化能力強(qiáng)，導(dǎo)電性大，碳納米纖維也具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，并且具有良好的表面效應(yīng)，能夠與其他電極材料很好的復(fù)合，發(fā)揮協(xié)同作用。本發(fā)明將廢棄的PVC通過化學(xué)物理方法制備出性能優(yōu)良的活性炭作為基體電極材料，與其他電極材料復(fù)合，制備出性能優(yōu)良的超級電容器電極材料，且無毒環(huán)保、安全高效、工藝簡單，應(yīng)用前景良好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料及其制備方法。
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，由下列重量份的原料制成:聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.3-0.5、碳納米纖維2-3、增強(qiáng)纖維1-2、3，4-乙撐二氧噻吩1_2、碳化鈮1-2、碳化鉭2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、丙烯酸樹脂1_2、苯基三乙氧基硅烷1_2、蒸餾水10-15 ；
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，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氣的保護(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0005]本發(fā)明所述一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蒸餾水、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、丙烯酸樹脂、3，4-乙撐二氧噻吩和改性廢棄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)物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物質(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，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是: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，摻雜的炭化鉭具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高溫性能和導(dǎo)電性，摻雜的碳納米纖維具有良好的表面效應(yīng)，能夠讓其他電極材料很好的復(fù)合，發(fā)揮協(xié)同作用。本發(fā)明無毒環(huán)保、安全高效、工藝簡單，應(yīng)用前景良好。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0008]一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.4、碳納米纖維3、增強(qiáng)纖維2、3，4-乙撐二氧噻吩1、碳化鈮1、碳化鉭3、改性廢棄PVC基活性炭120、丙烯酸樹脂1、苯基三乙氧基硅烷2、蒸餾水15 ；
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，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氣的保護(hù)下于700-800° C下煅燒2-4小時，自然冷卻至室溫粉碎即可。
[0009]本發(fā)明所述一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將蒸餾水、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、丙烯酸樹脂、3，4-乙撐二氧噻吩和改性廢棄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)物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物質(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，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
[0010]以實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:1.68F，內(nèi)阻:1.5Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.6。
【主權(quán)項】
1.一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.3-0.5、碳納米纖維2-3、增強(qiáng)纖維1-2、3，4-乙撐二氧噻吩1-2、碳化鈮1-2、碳化鉭2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、丙烯酸樹脂1_2、苯基三乙氧基硅烷1-2、蒸餾水10-15 ； 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，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氣的保護(hù)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(jù)權(quán)利要求1所述一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將蒸餾水、聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯、丙烯酸樹脂、3，4-乙撐二氧噻吩和改性廢棄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)物和苯基三乙氧基硅烷及其余剩余物質(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，得到氮包覆的廢棄PVC基復(fù)合電極材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種環(huán)保制作簡單的超級電容器用電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：聚氧乙烯脫水山梨醇單油酸酯0.3-0.5、碳納米纖維2-3、增強(qiáng)纖維1-2、3,4-乙撐二氧噻吩1-2、碳化鈮1-2、碳化鉭2-3、改性廢棄PVC基活性炭100-130、丙烯酸樹脂1-2、苯基三乙氧基硅烷1-2、蒸餾水10-15；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，摻雜的炭化鉭具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高溫性能和導(dǎo)電性，摻雜的碳納米纖維具有良好的表面效應(yīng)，能夠讓其他電極材料很好的復(fù)合，發(fā)揮協(xié)同作用。本發(fā)明無毒環(huán)保、安全高效、工藝簡單，應(yīng)用前景良好。
【IPC分類】H01G11-86, H01G11-44, H01G11-40
【公開號】CN104779069
【申請?zhí)枴緾N201510154860
【發(fā)明人】李亞, 肖建平, 鄭穎
【申請人】安徽江威精密制造有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年4月2日