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一種超級電容器用極片的制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410145453.3

申請日:

2014.04.11

公開號:

CN103956273A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||著錄事項變更IPC(主分類):H01G 11/86變更事項:申請人變更前:朝陽博艾格科技有限公司變更后:遼寧博艾格電子科技有限公司變更事項:地址變更前:122000 遼寧省朝陽市高新技術園區二期3號變更后:122000 遼寧省朝陽市高新技術園區二期3號|||實質審查的生效IPC(主分類):H01G 11/86申請日:20140411|||公開
IPC分類號: H01G11/86(2013.01)I 主分類號: H01G11/86
申請人: 朝陽博艾格科技有限公司
發明人: 李兵; 吳秋菊; 姚建勛; 武智惠; 蔡丹
地址: 122000 遼寧省朝陽市高新技術園區二期3號
優先權:
專利代理機構: 錦州遼西專利事務所 21225 代理人: 李輝
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410145453.3

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.11.23|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種超級電容器用極片的制備方法,將導電材料與粘結劑混合均勻,得到膠化導電材料,?將活性物質加入到膠化導電材料中并粉碎成電極材料大顆粒,將電極材料大顆粒捏合成電極材料彈性膠狀體,加入水,攪拌成電極材料漿料,涂覆于集流體上,熱壓壓實,制成體密度為0.62g/cm3~0.75g/cm3成品極片。優點是:能夠降低導電材料的用量,并提高導電材料的分散性及其與活性材料的附著性,同時,還有效降低了電極的內阻,提高了極片的體密度,增加了用此極片制作的超級電容器的體積比能量。

權利要求書

權利要求書
1.  一種超級電容器用極片的制備方法,其特征是:具體步驟如下:
(1)導電材料膠化
將導電材料與粘結劑按照質量比為1:1~5:1混合均勻,得到膠化導電材料; 
(2)造大顆粒
 將活性物質加入到膠化導電材料中并粉碎成粒徑為0.1mm~10mm的電極材料大顆粒,所述導電材料與活性物質的質量比為1:1~1:10;
(3)捏合
 將電極材料大顆粒捏合成電極材料彈性膠狀體;
(4)制漿
 將電極材料彈性膠狀體加入水,攪拌成固含量為30wt%~40wt%的電極材料漿料;
(5)涂覆
將電極材料漿料涂覆于集流體上,制得未處理的極片;
(6)熱壓
將未處理的極片在60℃~240℃下熱壓壓實,制成體密度為0.62g/cm3~0.75g/cm3成品極片。

2.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:所述活性物質為活性炭、碳纖維、石墨烯、碳納米管、炭氣凝膠、金屬氧化物、導電聚合物中的一種。

3.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:所述活性物質為活性炭、石墨烯或碳納米管。

4.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:所述導電劑和粘結劑的比例為1:1。

5.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:所述導電材料為導電炭黑、乙炔黑、導電石墨、石墨烯、碳納米管、碳纖維中的一種或幾種。

6.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:所述粘結劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、水性膠、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚乙烯、聚丙烯中的一種或者幾種。

7.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:步驟(3)的捏合時,采用行星式攪拌機、捏合機、高速攪拌機或球磨機進行捏合。

8.  根據權利要求1所述的超級電容器用極片的制備方法,其特征是:熱壓時,將加熱對輥機預熱到40℃~100℃,用噴霧劑將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干;所述噴霧劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、碳酸丙烯酯、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚、三乙醇胺、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等的一種或幾種。

說明書

說明書一種超級電容器用極片的制備方法
技術領域
本發明涉及一種超級電容器用極片的制備方法。 
背景技術
超級電容器作為一種新興儲能器件,以其高比功率、高比能量、充放電速度快、使用溫度范圍寬、長壽命、免維護等特性,在智能儀表、電力、醫療、太陽能風能、玩具、新能源汽車等領域有廣泛應用。 
超級電容器從結構上分為扣式型和卷繞型,其中卷繞型超級電容器的電極片主要包括活性物質和集流體。 
現有卷繞型超級電容器的電極片制備方法以涂覆方式為主,即先將活性物質和導電劑混合,然后加入粘結劑和水,攪拌成漿料,涂覆于集流體上。此方法存在的問題是在制備過程中活性物質與導電劑之間的接觸以及活性物質與活性物質之間的接觸不充分,導致電極片的內阻大,體密度低,單位體積內電極的比容量低。 
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種超級電容器用極片的制備方法,該方法可使導電材料與粘結劑的充分結合,保證活性物質之間以及活性物質和導電劑之間的接觸良好,從而使電極片內阻小,體密度高,單位體積內比容量高。 
本發明的技術解決方案是: 
一種超級電容器用極片的制備方法,其具體步驟如下:
(1)導電材料膠化
將導電材料與粘結劑按照質量比為1:1~5:1混合均勻,得到膠化導電材料; 
(2)造大顆粒
 將活性物質加入到膠化導電材料中并粉碎成粒徑為0.1mm~10mm的電極材料大顆粒,所述導電材料與活性物質的質量比為1:1~1:10;
(3)捏合
 將電極材料大顆粒捏合成電極材料彈性膠狀體;
(4)制漿
 將電極材料彈性膠狀體加入水,攪拌成固含量為30wt%~40wt%的電極材料漿料;
(5)涂覆
將電極材料漿料涂覆于集流體上,制得未處理的極片;
(6)熱壓
將未處理的極片在60℃~240℃下熱壓壓實,制成體密度為0.62g/cm3~0.75g/cm3成品極片。
所述活性物質為活性炭、碳纖維、石墨烯、碳納米管、炭氣凝膠、金屬氧化物、導電聚合物中的一種。 
所述活性物質為活性炭、石墨烯或碳納米管。 
所述導電劑和粘結劑的比例為1:1。 
所述導電材料為導電炭黑、乙炔黑、導電石墨、石墨烯、碳納米管、碳纖維中的一種或幾種。 
所述粘結劑為聚四氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、水性膠、聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚乙烯、聚丙烯中的一種或者幾種。 
步驟(3)的捏合時,采用行星式攪拌機、捏合機、高速攪拌機或球磨機進行捏合。 
熱壓時,將加熱對輥機預熱到40℃~100℃,用噴霧劑將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干;所述噴霧劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、碳酸丙烯酯、苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯乙二醇醚、三乙醇胺、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯等的一種或幾種。 
本發明的有益效果: 
用活性物質和膠化導電材料制備電極材料大顆粒可以提高導電材料的分散性,通過捏合成電極材料彈性膠狀體可以提高導電材料與活性物質之間的附著性,改善了導電材料與活性物質之間的接觸,從而達到了降低導電材料的用量,并且降低了電極的內阻,提高了極片的體密度,增加了用此極片制作的超級電容器的體積比容量。
具體實施方式
實施例1 
(1)導電材料膠化
將導電炭黑與聚四氟乙烯按照質量比為1:1混合均勻,得到膠化導電材料; 
(2)造大顆粒
將石墨烯加入到膠化導電材料中并粉碎成粒徑為0.1mm~10mm的電極材料大顆粒,所述導電炭黑與石墨烯的質量比為1:1;
(3)捏合
將電極材料大顆粒用行星式攪拌機捏合成電極材料彈性膠狀體;
(4)制漿
將電極材料彈性膠狀體加入水,攪拌成固含量(電極材料彈性膠狀體的質量)為30wt%的電極材料漿料;
(5)涂覆
 將電極材料漿料涂覆于集流體上,制得未處理的極片;
(6)熱壓
將未處理的極片在60℃下熱壓壓實,熱壓時,將加熱對輥機預熱到40℃,用水將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干,制成體密度為0.62g/cm3成品極片。
實施例2 
(1)導電材料膠化
 將乙炔黑與丁苯橡膠按照質量比為3:1混合均勻,得到膠化導電材料; 
(2)造大顆粒
將活性炭加入到膠化導電材料中并粉碎成粒徑為0.1mm~10mm的電極材料大顆粒,所述乙炔黑與活性炭的質量比為1:10;
(3)捏合
將電極材料大顆粒用球磨機捏合成電極材料彈性膠狀體;
(4)制漿
將電極材料彈性膠狀體加入水,攪拌成固含量為40wt%的電極材料漿料;
(5)涂覆
 將電極材料漿料涂覆于集流體上,制得未處理的極片;
(6)熱壓
將未處理的極片在240℃下熱壓壓實,熱壓時,將加熱對輥機預熱到100℃,用苯乙烯將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干,制成體密度為0.75g/cm3成品極片。
實施例3 
(1)導電材料膠化
 將碳纖維與聚丙烯按照質量比為5:1混合均勻,得到膠化導電材料; 
(2)造大顆粒
將碳納米管加入到膠化導電材料中并粉碎成粒徑為0.1mm~10mm的電極材料大顆粒,所述碳纖維與碳納米管的質量比為1:5;
(3)捏合
將電極材料大顆粒用高速攪拌機捏合成電極材料彈性膠狀體;
(4)制漿
將電極材料彈性膠狀體加入水,攪拌成固含量為35wt%的電極材料漿料;
(5)涂覆
將電極材料漿料涂覆于集流體上,制得未處理的極片;
(6)熱壓
將未處理的極片在150℃下熱壓壓實,熱壓時,將加熱對輥機預熱到80℃,用三氯乙烯將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干,制成體密度為0.70g/cm3成品極片。
對比例1 
將導電石墨和活性炭混合,然后加入丁苯橡膠和水,所述導電石墨、活性炭與丁苯橡膠的質量比為10:85:5,攪拌成固含量為35wt%的電極材料漿料,涂覆于集流體上,制得未處理的極片,將未處理的極片在150℃下熱壓壓實,熱壓時,將加熱對輥機預熱到80℃,用乙醇將未處理極片噴濕,用加熱對輥機將經噴濕的未處理極片壓實后,進行加熱烘干,制成體密度為0.6g/cm3成品極片。
用本發明實施例1~實施例3以及對比例1所制得的電極片分別鉚釘上導針,卷繞成卷芯,然后經過120℃除水,在氮氣的環境中組立封裝,制得超級電容器產品,經過測試,三種極片分別制得的超級電容器的產品性能如表1: 
表1 本發明實施例1~實施例3以及對比例1的極片制得的超級電容器產品的電化學性能

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一種 超級 電容 器用 制備 方法
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