[发明专利]一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学能源材料领域，特别是一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料及其制备方法。

背景技术

常用的储能器件如锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池等，这些储能器件因具有能量密度高、循环寿命长等多种优点，在手机、笔记本电脑、数码等领域得到了较为广泛的应用；但由于这些储能器件自身不具备大电流充放电性能、安全性相对较差，制约了其在太阳能、风能、电动车等领域的应用。超级电容器，是近年来发展起来的介于传统静电容器和电化学电源之间的特种储能元件；由于其具有功率密度高、循环使用寿命长以及充电速度快的优点，在移动通讯、太阳能、信息技术、电动汽车等多种领域具有广阔的应用前景。在超级电容器中，超级电容器电极是重要组成部件，电极材料的性能决定着超级电容器的性能。碳材料具有高比表面积、成本低、循环寿命长等优点，但是碳基电极材料的缺点就是比电容低。本发明利用废弃的PVC材料经过化学物理等方法进行炭化、活化处理，得到高比表面积、多孔的活性炭基电极材料，并且添加具有导电作用的导电炭黑、磁铁粉等物质，增强电极的振实密度、提高比电容，并且循环充放电性能优良，稳定性好等作用，应用前景广泛。

发明内容

本发明的目的是提供一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料，由下列重量份的原料制成：聚丙烯酸1-2、1-甲基-2-吡咯烷酮3-5、钾长石粉0.2-0.6、铝矾土0.4-0.6、磁铁粉2-4、导电炭黑1-2、水玻璃1-2、改性废弃PVC基活性炭100-130、乙烯基三乙氧基硅烷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。

本发明所述一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：

（1）将蒸馏水、聚丙烯酸、1-甲基-2-吡咯烷酮、水玻璃和改性废弃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）的产物和乙烯基三乙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。

本发明的优点是：本发明制备利用废弃的PVC制备出高比表面积、多孔、导电性高的电极材料为基体，添加的具有导电作用的导电炭黑和磁铁粉等物质，提高了电极材料的振实密度、比电容量、循环充放电性能优良、稳定性好等作用，制备出的超级电器应用前景广泛。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

 一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚丙烯酸2、1-甲基-2-吡咯烷酮5、钾长石粉0.3、铝矾土0.4、磁铁粉4、导电炭黑2、水玻璃1、改性废弃PVC基活性炭130、乙烯基三乙氧基硅烷2、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。

本发明所述一种充放电性能优良的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：