超级电容器的制作方法技术

超级电容器的制作方法，属于新能源储能技术领域。将金属集电极表面粗糙化处理，将活性材料、导电材料、复合粘接剂混合均匀，压成厚度在30-100μm的极片，将极片粘接在集电极表面，形成带状电极，将其切成两张相同尺寸电极，将两张电极铆接引线后，加入10~50μm厚的隔极膜，卷绕成芯子，于100-150℃真空干燥8-72小时，然后浸渍在有机电解液中，于50℃外加2.7V直流电压通电10h，最后封装于圆形铝壳中，得到超级电容器产品，其中复合粘结剂为具有[NH-R-CO-R-CO]x通式的物质与聚四氟乙烯的混合物。采用本发明专利技术的复合粘接剂制作的电极柔软，机械强度大，易于规模化连续生产，工作寿命有大幅提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新能源储能
，涉及超级电容器，具体涉及。
技术介绍
超级电容器的两个重要部分是电极和电解液，其储能原理是在电极与电解液界面形成双电荷层来积蓄电荷，储存能量。为了提高能量密度，电极的活性材料通常选用活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨烯、膨化石墨、金属氧化物和导电聚合物等，为了使超级电容器长寿命高效率充放电，集电极一般选用耐化学和电化学腐蚀的高纯铝、不锈钢和镍等材料，还通常在集电极上粘结金属和石墨等低阻抗涂层。电解液有水溶性电解液和有机电解液，其中有机电解液的工作电压高，存储的能量多，但由于电容器单元内部有水分存在，超级电容器在充电时引起水分解将使超级电容器性能劣化，因此使用有机电解液的超级电容器必须对电极充分除水，通常采取高温真空除水。电极中的活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨烯、膨化石墨、金属氧化物和导电聚合物等活性材料，通常为粉末状，与橡胶类粘结剂和水混合，活性材料和导电材料分散在橡胶类粘结剂和水中，制成浆料，形成极片，涂于集电极上，干燥制成电极，但由于这种方法的粘结力弱，极片与集电极间粘结强度小，将电极进一步加工制成超级电容器后，产品在大电流高频率充放电过程中，极片会与集电极逐渐分离剥落，使超级电容器产品得性能严重劣化。
技术实现思路
针对目前超级电容器生产技术存在的问题，本专利技术提供一种，解决集电极与极片间粘结强度小及极片内部粘结强度小等问题。本专利技术中极片由活性材料、导电材料和复合粘结剂构成，极片与金属集电极形成一体，构成超级电容器的电极，将电极加工成一定尺寸后，连接上引线，在两个电极中间加入隔极膜卷绕成一定尺寸的芯子，真空干燥，加入有机电解液后封装制成超级电容器。(1)准备集电极选取原料金属铝或铝合金，经过表面交流腐蚀粗糙化处理后，作为集电极；(2)制备极片将活性材料和导电材料混合均勻，将复合粘结剂溶液加入到上述混合好的材料中分散均勻，形成混合物，其中按质量百分比，复合粘结剂含量为0. 5-3%，活性材料为80-94. 5%，导电材料为5-10%，然后将上述混合物压制成厚度为30-100 μ m的极片；所述的复合粘结剂溶液是具有通式(1)结构的物质和聚四氟乙烯形成的复合粘结剂，溶解在水、 乙醇、异丙醇或丙酮溶剂中分散均勻，形成的溶液，按重量比通式(1)的物质30-55%，聚四氟乙烯为45-70%，通式(1)的物质结构为, (1) x=l-1000，R:CnH2n，n=l-10(3)制备电极将集电极表面涂覆一层导电胶，将极片粘附在集电极的一面或两面，形成电极；(4)制备芯子将两张尺寸相同的电极连接引线后，在其中间夹入10-50μπι厚的隔极膜，卷绕成直径为0 3-0 65讓高度为5-165讓的芯子，然后在100_150°C下真空干燥8_72 小时；(5)封装将芯子在真空条件下浸渍有机电解液，然后在50°C外加2.7V直流电压下通电10h，最后封装于圆形铝壳中，得到超级电容器产品。其中所述的作为集电极的原料是纯度至少为99. 9wt%,铜含量在0. 005wt%以下的金属铝或铝合金。集电极要求表面粗糙，是为了与极片接触良好。本专利技术的极片中复合粘结剂含量为0. 5-3%，，其余为活性材料和导电材料，其中复合粘结剂含量为0. 5%及以上极片就能达到所需极片的强度，但是复合粘结剂含量过高，极片电阻变大，最好为1.5-3%。所述的活性材料选用电化学性能不活泼的活性炭、炭黑、碳纳米管、石墨烯或膨化石墨，采用其中的一种或一种以上的组合物，当选用用一种以上组合物时，各组分以任意比例混合，其中活性碳的比表面积为800-3000m2/g，炭黑比表面积为100-600 m2/g,碳纳米管的比表面积为200-600m2/g，石墨烯的比表面积为500-1500 m2/g,膨化石墨比表面积为 100-300m2/g。所述的导电材料为石墨、炭黑或乙炔黑，粒度为0. 1-2 μ m。所述的导电胶为石墨导电胶、铜粉导电胶或银粉导电胶。所述的隔极膜为纤维素纸、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯、多孔聚偏氟乙烯、多孔聚乙烯、多孔聚丙烯聚乙烯覆合膜或多孔聚酰亚胺，要求隔极膜的孔隙率为60-95%，厚度 10-100 μ m,孑L径 0. 05-0. 2 μ m。所述的有机电解液是含有离解性的盐Ii1Ii2Ii3R4NY或Ii1Ii2Ii3R4NPY溶解在有机溶剂中形成的，R1 R2 R3 R4为烷基，相同或不相同，Y为BFpPF6- C104_或CF3SO3^阴离子，所述的有机溶剂是碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、环丁砜、乙腈或四氢呋喃，或其中一种以上按照任意比例混合形成的混合溶剂。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是现有的超级电容器电极制作时通常采用聚四氟乙烯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的一种或一种以上成分作为粘结剂，采用这些粘结剂制作的电极极片机械强度弱， 不利于连续化工业生产；本专利技术的核心内容是采用x和聚四氟乙烯复合粘结剂，制作的电极柔软、机械强度大，易于连续化生产；对本专利技术的超级电容器在环境温度为50°C，直流电压从2. 7V到1. 35V，电流为100A的条件下进行充放电周期实验，2万次后容量保持率为92%，在周围温度为65°C的条件下进行同样的充放电周期实验，1万次后容量保持率为88%，这说明本专利技术的超级电容器具有良好的容量稳定性和较高的循环寿命，能储存较高的能量，具有较大的功率。具体实施例方式本专利技术所采用原料通式(1)的物质来自渤海大学精细化研究所，其余产品为市售产品。实施例1本实施例采用的复合粘结剂由具有如下结构通式(1)的物质与聚四氟乙烯混合而成 , (1) 其中 x=100，RiC2H4，n=2复合粘结剂中各组分含量按质量比，通式(1)的物质为30%，聚四氟乙烯70%。(1)准备集电极将金属铝表面进行交流腐蚀粗糙化处理，得到厚度为30 μ m，粗糙度为单侧厚度3 μ m的集电极；(2)制备极片将活性材料和导电材料混合均勻，将复合粘结剂溶解在异丙醇中分散均勻，形成复合粘结剂溶液，加入到上述混合好的材料中分散均勻，形成混合物，其中按质量百分比，复合粘结剂含量为2%，活性材料为92%，导电材料为6%，然后将上述混合物用辊机轧制成厚度为50 μ m的极片；(3)制备电极将集电极表面涂覆一层石墨导电胶，将极片粘附在集电极两侧的表面， 形成带状电极；(4)制备芯子将上述电极切成两张尺寸相同的电极，将两张电极铆接引线后，夹入 30 μ m厚的隔极膜，隔极膜采用纤维素纸，隔极膜的孔隙率为80%，厚度为50 μ m,孔径为 0. 2 μ m，卷绕成直径为Φ35πιπι，高度为IOOmm的芯子，将此芯子在120°C下真空干燥48小时；(5)封装将芯子在真空条件下浸渍有机电解液，将浸渍有机电解液后的芯子在50°C 外加2. 7V直流电压通电10h，最后装于圆形铝壳中，正负极采用激光机分别焊接在铝壳上下两端后封口，得到额定工作电压2. 7V400F的超级电容器产品。所述的集电极采用纯度在99. 9wt%以上，铜含量在0. 005wt%以下的金属铝。所述的活性材料为电化学性能稳定的活性炭，比表面积为1800m2/g。选用的导电材料为石墨，粒度为2μπι。选用的有机电解液为1. Om本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文生，姚健勋，刘永久，常亮，
申请(专利权)人：锦州凯美能源有限公司，
类型：发明
国别省市：