[发明专利]一种储能容量高的废弃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，特别是一种储能容量高的废弃PVC基电极材料及其制备方法。

背景技术

在能源高度消耗的今天，地球石化燃料已逐渐枯竭，有科学家预言地球上的石油大约50年后将会枯竭，人类必须要寻找可再生的能源。传统的化学电池的能量密度很高，但功率密度比较低，并且充放电时间长，不能够进行间歇能量的储存。超级电容器是近年来高速发展的一类新能储能材料，具有非常高的功率密度，使用寿命长、充放电迅速，是理想的存储材料。超级电容器根据电荷储存机理分为二类：一类是电化学双电层电容器，该类电容器的电极材料主要是碳材料；另一类是法拉第赝电容器，该类电容器的电极材料主要是过渡金属氧化物。活性炭材料成本低廉，比表面积大，导电性良好，但能量密度比较低。过渡金属氧化物的能量密度高，导电性好，缺点就是价格昂贵，本发明以导电性良好、比表面积高的活性炭为主，掺杂具有安全环保、无毒的锡粉和三氧化二钒等材料，制备出的超级电容器具有高的能量密度和高的储能容量，本发明还利用废弃的PVC经过炭化、活化等一系列工艺制备出活性炭，不仅解决了环境污染，而且对废物进行二次利用，节约自然资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种储能容量高的废弃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：

一种储能容量高的废弃PVC基电极材料，由下列重量份的原料制成：聚乙二醇1-2、三氧化二钒2-3、锡粉3-5、阀金属1-2、石英砂0.5-1、氧化镁1-2、改性废弃PVC基活性炭100-130、蒸馏水12-15、苯胺甲基三乙氧基硅烷1-2；

    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。

本发明所述一种储能容量高的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：

（1）将蒸馏水、聚乙二醇和改性废弃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）的产物和苯胺甲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，掺杂具有安全环保、无毒的锡粉和三氧化二钒等材料，制备出的超级电容器具有高的能量密度和高的储能容量，不仅解决了环境污染，而且对废物进行二次利用，节约自然资源。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种储能容量高的废弃PVC基电极材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：聚乙二醇2、三氧化二钒3、锡粉5、阀金属2、石英砂0.5、氧化镁1、改性废弃PVC基活性炭120、蒸馏水15、苯胺甲基三乙氧基硅烷1；

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。

本发明所述一种储能容量高的废弃PVC基电极材料，由以下步骤具体制成：

（1）将蒸馏水、聚乙二醇和改性废弃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；