CN110739160A - 一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法,该方法包括将废旧电容器隔膜进行粉碎处理,以便获得碎屑,所述碎屑的D50为0.5‑5μm;将所述碎屑进行真空干燥处理,以便获得预处理碎屑;将所述预处理碎屑与粘结剂进行混合处理;将混合处理产物进行压延成型处理,以便获得电容器隔膜。该方法制备的电容器隔膜的张力强度大、孔隙率高、吸液率高,而且利用该方法制备的隔膜组装成的超级电容器的初始电性能、65℃负荷1000小时后电性能以及循环100万次后电性能均优于行业标准。另外,该方法工艺简单、隔膜回收成本低、生产工艺连续化,非常有利于超级电容器生产企业推广应用。

Description

一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法
技术领域
本发明涉及新能源材料领域,具体地,本发明涉及一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法。
背景技术
超级电容器是新能源领域新型高效能量转换的关键储能器件,主要由电极、隔膜、电解液和外壳组成,依靠电极和电解液界面形成双电荷层来储存能量,具有功率密度高、能量密度高及循环寿命高达百万次等特点。这种器件广泛应用于储能式现代有轨电车、储能式现代无轨电车、风力发电、电动汽车、油田、港口机械能量回收、UPS、国家电网能量补偿、智能三表和电动工具等领域。然而,当超级电容器使用上百万次或10年以上,必将面临产品失效报废问题,如果不对这些超级电容器进行回收,直接废弃,不仅会对环境造成一定的污染,造成了能源的浪费,而且大大增加了生产成本。因此,开发一种回收效率高、回收成本低的技术不仅能够节约资源,保护环境,而且具有良好的社会效益和经济效益。
如专利CN105366676B所述,将废旧超级电容器用隔膜回收制备超级电容器用活性炭,其步骤是:首先拆解超级电容器,分离电极、电解液和隔膜,再将隔膜浸泡在水中,并搅拌10-120min,然后过滤,取出滤饼干燥,得到预处理隔膜;最后将预处理隔膜置于管式炉中,在氮气保护气氛下依次对预处理隔膜进行碳化和活化,得到比表面积高于2000m2/g的活性炭。然而,由于隔膜碳化和活化的温度高达700-1000℃,因此将隔膜转化为活性炭利用的能耗较高。并且制备出的活性炭粒度大小不均匀,不利于后续的配料加工。
如专利CN105537235 A所述,为提高超级电容器回收过程中的安全性,对报废的双电层超级电容器进行回收预处理。首先将报废的双电层超级电容器使用滚压机压破,在压破的同时喷撒喷淋液,然后使用喷淋液对滚压后的报废超级电容器浸泡,有效消除了超级电容中存储的电量,并且将电解液溶解到碱性溶液中,减少了报废超级电容器对环境的污染,同时也保证了后续粉碎作业的安全性。但是,压破的双电层超级电容器经喷洒喷淋液后,隔膜的纤维结构受到显著破坏,以致无法再次用作超级电容器隔膜。
如专利CN105618459 B所述,先将废旧超级电容器堆积在一起放电处理,再在密闭的防爆破碎机中将废旧超级电容器破碎成直径1-5mm的片状,在破碎的同时喷淋喷淋液,将废旧超级电容器中的季铵盐电解液溶解在喷淋液中,通过搅拌分离将超级电容器外壳分离出来;然后将搅拌分离后的悬浊液离心甩干得到片料和电解液与喷淋液的混合液,所得片料放入恒温焙烧炉中,焙烧使隔膜和粘结剂炭化;最后用离心分离的方法将活性炭和铝箔分别回收。不过,在这种回收方法中,由于在破碎的同时喷淋喷淋液,隔膜的纤维结构受到显著破坏,以致无法再次用作超级电容器隔膜,只能放入恒温焙烧炉中焙烧炭化成活性炭。
专利CN103915263 A和CN105234147 A分别提供了电极粉体材料及电解液的回收利用方法,尚未开展超级电容器隔膜的回收再利用研究工作。
因此,回收效率高、回收成本低的电容器隔膜回收技术还需进一步研究开发。
发明内容
本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的:
目前,回收效率高、回收成本低的电容器隔膜回收再利用技术还十分缺乏。基于上述问题,本申请发明人经过大量的实验探索后提出了一种新的回收电容器隔膜的方法,该方法通过球磨清洗干净的废品隔膜,使隔膜破碎成0.5-5μm大小的碎屑,并将隔膜碎屑进行真空干燥,可以避免专利CN105366676 B和CN105618459 B中将报废隔膜转化成活性炭利用的高能耗;进一步地,用辊压机将均匀分布纤维粘结剂的真空干燥后的隔膜碎屑压延成自支持干膜并切边后收卷,可以获得超级电容器隔膜成品,确保了加工成的成品隔膜厚度及孔径大小均匀、孔隙率高、张力强度大、热稳定性强、吸液率高和可连续化生产。该方法不仅可以回收报废的超级电容器隔膜,最大程度地降低环境污染,保护环境;而且可以将回收的超级电容器隔膜废品重新加工成隔膜成品,变废为宝,节约资源;还可以将由废品加工而成的隔膜成品应用于超级电容器,具有良好的社会效益和经济效益。
为此,在本发明的第一方面,本发明提出了一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法。根据本发明的实施例,所述方法包括:将废旧电容器隔膜进行粉碎处理,以便获得碎屑,所述碎屑的D50为0.5-5μm,如为0.5、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、1.9、2.0、2.2、2.4、2.6、2.7、2.8、3.0、3.1、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8或5.0μm;将所述碎屑进行真空干燥处理,以便获得预处理碎屑;将所述预处理碎屑与粘结剂进行混合处理;将混合处理产物进行压延成型处理,以便获得电容器隔膜。发明人发现,若所述碎屑的粒径过小,隔膜的纤维结构将受到显著破坏,若所述碎屑的粒径过大,不利于隔膜的二次成型。由此,所述碎屑的粒径在所述范围时,可以充分利用废品隔膜中相对完好的纤维结构,有利于隔膜二次成型。进而,根据本发明实施例的方法制备的电容器隔膜的张力强度大、孔隙率高、吸液率高,而且利用根据本发明实施例的方法制备的隔膜组装成的超级电容器的初始电性能、65℃负荷1000小时后电性能以及循环100万次后电性能均优于行业标准。另外,根据本发明实施例的方法工艺简单、隔膜回收成本低、生产工艺连续化,非常有利于超级电容器生产企业推广应用。
根据本发明的实施例,上述方法还可进一步包括如下附加技术特征至少之一:
根据本发明的实施例,所述粘结剂为纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂。需要说明的是,所述“纤维状粘结剂”指的是直径为几百纳米至几微米、长度比直径大百倍甚至千倍以上的细长粘性纤维;所述“具有纤维化能力的粘结剂”指的是通过高温或高剪切作用可以将聚合物颗粒定向延展成直径为几百纳米至几微米大小的纤维网状结构的粘结剂。发明人发现,采用所述粘结剂时,可以确保压延而成的隔膜厚度均匀、张力强度大、热稳定性强。
根据本发明的实施例,所述纤维状粘结剂包括选自蜘蛛丝纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和聚偏二氟乙烯纤维的至少之一。根据本发明的实施例,所述具有纤维化能力的粘结剂包括选自聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚体、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚体、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚体和高密度聚乙烯-聚碳酸酯的至少之一。
根据本发明的实施例,所述预处理碎屑与所述粘结剂的质量比为100:(1~20),如为100:2、100:4、100:6、100:8、100:10、100:12、100:14、100:16、100:18或100:20。在一些实施例中,所述预处理碎屑与所述粘结剂的质量比为100:(3~10)。发明人发现,所述预处理碎屑与所述粘结剂的质量比在所述范围时,压延而成的隔膜的厚度更加均匀,且组装成Φ22×45焊针式超级电容器单体后的各项电性能均更好。
根据本发明的实施例,所述粉碎是通过球磨进行的。根据本发明的实施例,所述球磨是在直径为2.5mm的二氧化锆小球的研磨作用下进行的,球料比为3:1,球磨转速为500r/min,球磨时间为10~60min,如为15、20、25、30、35、40、45、50、55或60min。根据本发明的实施例,球磨机为搅拌球磨机、行星球磨机或棒球磨机。
根据本发明的实施例,所述压延成型处理是在温度为80℃~160℃,如为100℃、120℃或140℃的条件下进行的。发明人发现,所述压延成型处理在前述温度范围内进行时,不仅可以进一步确保加工而成的隔膜厚度及孔径大小均匀,并且生产连续化,隔膜回收成本更低,更加有利于超级电容器生产企业的推广应用。
根据本发明的实施例,所述压延成型处理是通过压延机进行的,所述压延机为双辊热轧机、6辊热轧机或开炼机。需要说明的是,用辊压机(压延机)将预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜时,为实现纤维状粘结剂对隔膜碎屑更好的粘结或将具有纤维化能力的粘结剂定向延展成充分的纤维网状结构以便更好地粘结隔膜碎屑,双辊压力需调整为10~20吨,双辊间隙需调整为3~60μm,以确保压延而成的成品隔膜兼具发达的孔隙率及良好的张力强度。
根据本发明的实施例,所述真空干燥处理是在温度为80℃~160℃,如为100℃、120℃或140℃的条件下进行的。
根据本发明的实施例,所述混合处理是通过混料机进行的,所述混料机为气流混合机、湿法制粒混合机、行星搅拌机、密炼机、锥形混合机或V型混合机。
根据本发明的实施例,所述电容器为卷绕型双电层超级电容器或叠片型双电层超级电容器。
根据本发明的实施例,所述粉碎处理前,预先将所述废旧电容器隔膜依次在有机溶剂和纯水中进行清洗处理。根据本发明的实施例,所述有机溶剂包括选自乙腈、丙腈、碳酸丙烯酯、环丁砜、γ-丁内酯、无水乙醇、异丙醇、丙酮、乙醚和冠醚的至少之一。
根据本发明的实施例,制备的电容器隔膜的厚度为10~100μm,如为20μm、40μm、60μm、80μm或100μm。在一些实施例中,制备的电容器隔膜的厚度为20~50μm。
在本发明的第二方面,本发明提出了一种电容器。根据本发明的实施例,所述电容器包括:电极;电解液;隔膜,所述隔膜是通过前面所描述方法制备的;和外壳。发明人发现,根据本发明实施例的电容器的初始电性能、65℃负荷1000小时后电性能以及循环100万次后电性能均优于行业标准,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。技术方案
1.将报废的超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2.将废品隔膜依次投入有机溶剂和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将清洗后的隔膜球磨成0.5-5μm大小碎屑,转移至真空烘箱中真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3.称取预处理隔膜碎屑和纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂共同加入混料机中混合均匀,获得均匀分布粘结剂的预处理隔膜碎屑;
4.将步骤3所得均匀分布粘结剂的预处理隔膜碎屑压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得超级电容器隔膜成品。
在一些实施例中,步骤1中拆解报废的超级电容器,包括卷绕型双电层超级电容器和叠片型双电层超级电容器;
在一些实施例中,步骤2中清洗废品隔膜的有机溶剂,包括乙腈(AN)、丙腈(PN)、碳酸丙烯酯(PC)、环丁砜、γ-丁内酯、无水乙醇、异丙醇、丙酮、乙醚和冠醚;
在一些实施例中,步骤2中将清洗后的隔膜球磨成0.5-5μm大小碎屑的球磨机,可以选自搅拌球磨机、行星球磨机或棒球磨机;
在一些实施例中,步骤2中将清洗后的隔膜球磨成0.5-5μm大小的磨球为Φ2.5mm二氧化锆小球,球料比为3:1,球磨转速为500r/min,球磨时间为10-60min;
在一些实施例中,步骤2中采用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径;
在一些实施例中,步骤2中对球磨至0.5-5μm大小碎屑的废品隔膜进行真空干燥的温度,可以选自80℃-160℃;
在一些实施例中,步骤3中与预处理隔膜碎屑混合的纤维状粘结剂可以选自蜘蛛丝纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和聚偏二氟乙烯(PVDF)纤维,与预处理隔膜混合的具有纤维化能力的粘结剂可以选自聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚体(ETFE)、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚体(P(VDF-TFE))、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚体(THV)和高密度聚乙烯-聚碳酸酯(HDPE-PC);
在一些实施例中,步骤3中预处理隔膜碎屑和纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂的质量比为100:1-20,优选100:3-10;
在一些实施例中,步骤3中将预处理隔膜碎屑和纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂混合均匀的混料机,可以选自气流混合机、湿法制粒混合机、行星搅拌机、密炼机、锥形混合机和V型混合机;
在一些实施例中,步骤4中将预处理隔膜碎屑压延成自支持干膜的压延机,可以选自双辊热轧机、6辊热轧机和开炼机,其中,压延机的温度可以选自80℃-160℃;
在一些实施例中,步骤4中获得的超级电容器隔膜成品的厚度为10-100μm,优选20-50μm。
技术效果
采用本发明的技术方案,利用球磨机将清洗后的隔膜球磨成0.5-5μm大小碎屑,既能充分利用废品隔膜中相对完好的纤维结构,从而有利于隔膜二次成型,又通过引入纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂,确保了压延而成的隔膜张力强度大、热稳定性强。利用压延成型工艺将预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜并切边后收卷,确保了加工而成的隔膜厚度及孔径大小均匀,并且生产连续化,隔膜回收成本低,有利于超级电容器生产企业推广应用。
此外,本发明所提供的一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法,除可以用于回收处理铝电解电容器隔膜、锂离子电容器隔膜外,还可以用于其它废旧的电子元器件隔膜并再利用,如锂离子电池隔膜等。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的解释说明。
实施例1
1)将报废的卷绕型双电层超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2)将步骤1)所得废品隔膜依次投入AN和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将Φ2.5mm二氧化锆小球与清洗后的隔膜按球料比为3:1加入行星球磨机中,以500r/min行星球磨30min并用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径,得到D50为2.62μm的碎屑,转移至真空烘箱中以120℃真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3)依次称取1000克预处理隔膜碎屑和60克蜘蛛丝纤维并同时加入气流混合机中混合30min得到均匀分布蜘蛛丝纤维的预处理隔膜碎屑混粉;
4)用双辊热轧机在辊面温度为120℃下将步骤3)所得预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得厚度为30μm的超级电容器隔膜成品。
将隔膜用切刀分切成1×15cm的规格,用instron 3367材料试验机在垂直方向以50mm/分钟的拉伸速度对隔膜进行拉伸,测定发生断裂时的拉力,进行该测定3次,求其平均值,以该值作为隔膜的张力强度(张力强度越大,隔膜的加工性能越好)。
用美国康塔公司的氮吸附分析仪测试隔膜的孔隙率。在真空手套箱中称取1克隔膜浸渍于1M SBP电解液中保持3min后取出,称量浸渍后隔膜质量并计算吸液率。
为测试所制备隔膜的电性能,自主制备厚度为240μm的电极并分切成宽35mm,正极长度525mm,负极长度480mm,将隔膜分切成宽41mm并与分切好的正负极一起卷绕成电芯;取20个电芯置于1M SBP电解液中真空浸渍至饱和吸液状态,将浸渍好的电芯装入壳内,封口,得到Φ22×45焊针式超级电容器单体,将单体在65℃下以2.7V恒压老化24小时,测试单体的初始容量及直流内阻。取10个单体在65℃下以2.7V恒压通电1000小时,测试单体的容量及直流内阻。其余单体均先以5A恒流充电至2.7V,再以5A恒流放电至1.35V,并按此充放电条件循环100万次,测试单体的容量及直流内阻。测试结果如表1所示。
实施例2
1)将报废的卷绕型双电层超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2)将步骤1)所得废品隔膜依次投入AN和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将Φ2.5mm二氧化锆小球与清洗后的隔膜按球料比为3:1加入行星球磨机中,以500r/min行星球磨60min并用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径,得到D50为1.97μm的碎屑,转移至真空烘箱中以100℃真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3)依次称取1000克预处理隔膜碎屑和60克聚乙烯纤维并同时加入气流混合机中混合30min得到均匀分布聚乙烯纤维的预处理隔膜碎屑混粉;
4)用双辊热轧机在辊面温度为100℃下将步骤3)所得预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得厚度为30μm的超级电容器隔膜成品。
所制备隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能的测试方法同实施例1。测试结果如表1所示。
实施例3
1)将报废的卷绕型双电层超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2)将步骤1)所得废品隔膜依次投入AN和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将Φ2.5mm二氧化锆小球与清洗后的隔膜按球料比为3:1加入行星球磨机中,以500r/min行星球磨20min并用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径,得到D50为3.08μm的碎屑,转移至真空烘箱中以140℃真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3)依次称取1000克预处理隔膜碎屑和60克PTFE粉末并同时加入气流混合机中混合30min得到均匀分布PTFE粉末的预处理隔膜碎屑混粉;
4)用双辊热轧机在辊面温度为140℃下将步骤3)所得预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得厚度为30μm的超级电容器隔膜成品。
所制备隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能的测试方法同实施例1。测试结果如表1所示。
对比例1
从日本NKK公司采购一批厚度为30μm的TF4030型纤维素隔膜。按实施例1所述的方法依次测试TF4030型隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能。测试结果如表1所示。
对比例2
从日本三菱公司采购一批厚度为30μm的FPC3012型PET/纤维素复合隔膜。按实施例1所述的方法依次测试FPC3012型隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能。测试结果如表1所示。
对比例3
1)将报废的卷绕型双电层超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2)将步骤1)所得废品隔膜依次投入AN和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将Φ0.5mm二氧化锆小球与清洗后的隔膜按球料比为3:1加入行星球磨机中,以500r/min行星球磨120min并用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径,得到D50为0.17μm的碎屑,转移至真空烘箱中以120℃真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3)依次称取1000克预处理隔膜碎屑和60克蜘蛛丝纤维并同时加入气流混合机中混合30min得到均匀分布蜘蛛丝纤维的预处理隔膜碎屑混粉;
4)用双辊热轧机在辊面温度为120℃下将步骤3)所得预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得厚度为30μm的超级电容器隔膜成品。
所制备隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能的测试方法同实施例1。测试结果如表1所示。
对比例4
1)将报废的卷绕型双电层超级电容器进行放电处理后拆解,取出电芯并分离出废品隔膜;
2)将步骤1)所得废品隔膜依次投入AN和纯水中超声清洗10分钟,充分去除废品隔膜上残留的电解液及电极材料等杂质,将Φ10mm二氧化锆小球与清洗后的隔膜按球料比为3:1加入行星球磨机中,以500r/min行星球磨10min并用马尔文Mastersizer 2000激光粒度仪按湿法进样测试球磨后隔膜碎屑的粒径,得到D50为8μm的碎屑,转移至真空烘箱中以120℃真空干燥4h,得到预处理隔膜碎屑;
3)依次称取1000克预处理隔膜碎屑和60克蜘蛛丝纤维并同时加入气流混合机中混合30min得到均匀分布蜘蛛丝纤维的预处理隔膜碎屑混粉;
4)用双辊热轧机在辊面温度为120℃下将步骤3)所得预处理隔膜碎屑混粉压延成自支持干膜,切边后收卷整齐,获得厚度为30μm的超级电容器隔膜成品。
所制备隔膜张力强度、孔隙率、吸液率及单体各项电性能的测试方法同实施例1。测试结果如表1所示。
表1:实施例1~3和对比例1~4隔膜的物理性能及电性能测试数据
Figure BDA0002253743080000091
分析上表1可知,根据实施例1-3的测试结果,采用先将清洗后的废品隔膜球磨成0.5-5μm大小碎屑,再将废品隔膜碎屑与纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂混合后进行热压延得到超级电容器隔膜成品,所得隔膜的张力强度大、孔隙率高、吸液率高,用这样的隔膜组装成Φ22×45焊针式超级电容器单体,单体初始电性能、65℃负荷1000小时后电性能以及循环100万次后电性能均优于行业标准。
根据对比例1及对比例2的测试结果,从日本NKK公司和日本三菱公司分别采购的TF4030型纤维素隔膜和FPC3012型PET/纤维素复合隔膜的张力强度及组装成Φ22×45焊针式超级电容器单体后的各项电性能均不如按本发明制备的隔膜的张力强度及组装成相同规格的单体的各项电性能;而且根据对比例3及对比例4的测试结果,如果将清洗后的废品隔膜球磨成碎屑后所得碎屑的D50低于0.5μm或高于5μm,再将这种废品隔膜碎屑与蜘蛛丝纤维混合后进行热压延得到的超级电容器隔膜成品在张力强度及组装成相同规格的单体的各项电性能方面均有不同程度下降,说明按本发明回收利用超级电容器废品隔膜制备的隔膜具有潜在的应用前景。并且本发明回收利用废品隔膜的工艺简单、隔膜回收成本低、生产工艺连续化,非常有利于超级电容器生产企业推广应用。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种回收废旧电容器隔膜制备电容器隔膜的方法,其特征在于,包括:
将废旧电容器隔膜进行粉碎处理,以便获得碎屑,所述碎屑的D50为0.5-5μm;
将所述碎屑进行真空干燥处理,以便获得预处理碎屑;
将所述预处理碎屑与粘结剂进行混合处理;
将混合处理产物进行压延成型处理,以便获得电容器隔膜。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述粘结剂为纤维状粘结剂或具有纤维化能力的粘结剂;
任选地,所述纤维状粘结剂包括选自蜘蛛丝纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、尼龙纤维和聚偏二氟乙烯纤维的至少之一;
任选地,所述具有纤维化能力的粘结剂包括选自聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚体、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚体、偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟丙烯共聚体和高密度聚乙烯-聚碳酸酯的至少之一。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预处理碎屑与所述粘结剂的质量比为100:1~20,优选为100:3~10。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述粉碎是通过球磨进行的;
任选地,所述球磨是在直径为2.5mm的二氧化锆小球的研磨作用下进行的,球料比为3:1,球磨转速为500r/min,球磨时间为10~60min;
任选地,球磨机为搅拌球磨机、行星球磨机或棒球磨机。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述压延成型处理是在温度为80℃~160℃的条件下进行的;
任选地,所述压延成型处理是通过压延机进行的,所述压延机为双辊热轧机、6辊热轧机或开炼机。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述真空干燥处理是在温度为80℃~160℃的条件下进行的。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述混合处理是通过混料机进行的,所述混料机为气流混合机、湿法制粒混合机、行星搅拌机、密炼机、锥形混合机或V型混合机。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述电容器为卷绕型双电层超级电容器或叠片型双电层超级电容器;
任选地,所述粉碎处理前,预先将所述废旧电容器隔膜依次在有机溶剂和纯水中进行清洗处理;
任选地,所述有机溶剂包括选自乙腈、丙腈、碳酸丙烯酯、环丁砜、γ-丁内酯、无水乙醇、异丙醇、丙酮、乙醚和冠醚的至少之一。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,制备的电容器隔膜的厚度为10~100μm,优选为20~50μm。
10.一种电容器,其特征在于,包括:
电极;
电解液;
隔膜,所述隔膜是通过权利要求1~9任一项所述的方法制备的;和
外壳。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111508732A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 东莞东阳光科研发有限公司 超级电容器用复合隔膜及其制备方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06325773A (ja) * 1993-05-11 1994-11-25 Japan Storage Battery Co Ltd 熱電池用セパレータ原料の製造法
US5899393A (en) * 1995-01-13 1999-05-04 Basf Aktiengesellschaft Recycling of diaphragms
US20070146968A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Power Systems Co., Ltd. Separator for insulating positive electrode and negative electrode
US20120181720A1 (en) * 2010-10-21 2012-07-19 Eastman Chemical Company Sulfopolyester binders
CN104638218A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种环保型熔融碳酸盐燃料电池隔膜的制备方法
CN105070973A (zh) * 2015-09-09 2015-11-18 张净 废旧铅酸蓄电池隔板的回收方法
CN108701795A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 旭化成株式会社 铅蓄电池用无纺布分隔件及使用其的铅蓄电池
CN110061175A (zh) * 2019-04-26 2019-07-26 东莞东阳光科研发有限公司 锂电池、锂电池隔膜及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06325773A (ja) * 1993-05-11 1994-11-25 Japan Storage Battery Co Ltd 熱電池用セパレータ原料の製造法
US5899393A (en) * 1995-01-13 1999-05-04 Basf Aktiengesellschaft Recycling of diaphragms
US20070146968A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Power Systems Co., Ltd. Separator for insulating positive electrode and negative electrode
US20120181720A1 (en) * 2010-10-21 2012-07-19 Eastman Chemical Company Sulfopolyester binders
CN104638218A (zh) * 2015-02-04 2015-05-20 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种环保型熔融碳酸盐燃料电池隔膜的制备方法
CN105070973A (zh) * 2015-09-09 2015-11-18 张净 废旧铅酸蓄电池隔板的回收方法
CN108701795A (zh) * 2016-02-29 2018-10-23 旭化成株式会社 铅蓄电池用无纺布分隔件及使用其的铅蓄电池
CN110061175A (zh) * 2019-04-26 2019-07-26 东莞东阳光科研发有限公司 锂电池、锂电池隔膜及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111508732A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 东莞东阳光科研发有限公司 超级电容器用复合隔膜及其制备方法

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