一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(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，特別是一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類社會的進(jìn)步，能源的需求飛速增長，全球變暖和能源危機(jī)已成為人類面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，發(fā)展新型的能量存儲裝置成為21世紀(jì)人類解決能源問題有效途徑之一。超級電容器具有高的功率密度和使用壽命，但其能量密度較低，限制其應(yīng)用范圍。但是對于那些移動式的電子設(shè)備、車輛、大型軍事裝備、野外作業(yè)、空間飛行物等對儲能裝置功率密度和能量密度的要求越來越高，因此開發(fā)出具備高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命的超級電容器是當(dāng)今的研宄熱點(diǎn)。為了提高超級電容器的能量密度，必須要提高電極材料的比電容，如摻雜、修飾、改性等。
[0003]隨著城市的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的PVC材料制品運(yùn)用到社會生活中，但因?yàn)槿藗兘?jīng)常隨手丟棄塑料廢棄物，對市容、景觀帶來不好的視覺刺激，并且它不易回收、難以降解。現(xiàn)在主要的處理方法就是焚燒和填埋，焚燒會產(chǎn)生大量的有毒煙霧，污染大氣，并且促使酸雨的形成；填埋對土地有極大的危害，改變土質(zhì)和酸堿度，影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致減產(chǎn)，并且它在土壤中不分解，無法被自然所吸收。本發(fā)明針對這一情況將廢棄的PVC通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)制成活性炭，并且在其中添加導(dǎo)電炭黑，它具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，保證了電極具有良好的充放電性能，減少電極的接觸電阻，同時有效的提高離子在電極材料中的迀移速率，從而提高電極的充放電效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(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:
一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，由下列重量份的原料制成:古爾膠1-2、碘化鋁
2-3、四氧化三鈷1-2、硫酸化銫2-3、導(dǎo)電炭黑3-5、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4111-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、乙醇5-7、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?dú)獾谋Ｗo(hù)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(fā)明所述一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(I)將古爾膠、乙醇、蒸餾水、導(dǎo)電炭黑和改性廢棄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)物和鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411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。
[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，添加的導(dǎo)電炭黑，提高了電極的充放電性能，減少接觸電阻，提高電極的充放電效率，同時該制備方法簡單、綠色環(huán)保、成本低，值得大規(guī)模推廣。
[0008]具體實(shí)施方案
下面通過具體實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:古爾膠1、碘化鋁3、四氧化三鈷2、硫酸化銫3、導(dǎo)電炭黑5、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4111、改性廢棄PVC基活性炭130、乙醇7、蒸餾水14;
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?dú)獾谋Ｗo(hù)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(fā)明所述一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，由以下步驟具體制成:
(1)將古爾膠、乙醇、蒸餾水、導(dǎo)電炭黑和改性廢棄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)物和鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411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。
[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:1.71F,內(nèi)阻:1.5Ω.m，循環(huán)容量保持率(％):98.6。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:古爾膠1-2、碘化鋁2-3、四氧化三鈷1-2、硫酸化銫2-3、導(dǎo)電炭黑3_5、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4111-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、乙醇5-7、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?dú)獾谋Ｗo(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所述一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，其特征在于，由以下步驟具體制成: (1)將古爾膠、乙醇、蒸餾水、導(dǎo)電炭黑和改性廢棄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)物和鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411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)明公開了一種活性炭/導(dǎo)電炭黑復(fù)合電極材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：古爾膠1-2、碘化鋁2-3、四氧化三鈷1-2、硫酸化銫2-3、導(dǎo)電炭黑3-5、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-4111-2、改性廢棄PVC基活性炭110-130、乙醇5-7、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，添加的導(dǎo)電炭黑，提高了電極的充放電性能，減少接觸電阻，提高電極的充放電效率，同時該制備方法簡單、綠色環(huán)保、成本低，值得大規(guī)模推廣。
【IPC分類】H01G11-38, H01G11-86, H01G11-44
【公開號】CN104779068
【申請?zhí)枴緾N201510155411
【發(fā)明人】林海, 李義, 丁輝
【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