制造超级电容器集电器的双层法制造技术

一种制造多层集电器的方法，该方法包括：在集电器基材（103）的各主要表面上通过第一制剂形成第一层（104），在各个第一层（104）上通过第二制剂形成第二层（105），其中所述第一制剂和第二制剂中的一个是石墨制剂，而另一个是炭黑制剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造集电器的方法，还涉及制造超级电容器电极的方法。具体地，本专利技术涉及多层复合集电器的制造方法，所述方法包括在集电器基材的每个主表面上通过第一制剂形成第一层，并在各个第一层上通过第二制剂形成第二层。在各个实施方式中，第一制剂和第二制剂中的一个是石墨制剂，另一个是炭黑制剂。本专利技术还涉及超级电容器电极的制造方法，该方法包括本文所述的多层集电器制备方法。
技术介绍
多层复合集电器可用于例如超级电容器，也称作电化学双层电容器(“EDLC”)的电极，它们是电化学器件，与电池相比，存在高度可逆的每单位体积和单位重量的电荷存储与电荷输送过程。因为超级电容器可以不含有害或有毒材料，从而便于处理，所以它们也是合乎需要的。另外，它们可用于大温度范围，并且已经验证它们的循环寿命超过500000次循环。超级电容器可广泛用于以下应用，例如为防断电而设置的自动防故障装置、便携式电子装置以及电动车辆。在超级电容器中，电子在每两个电极之间通过外部电路导电，同时离子在电极之间流动。超级电容器装置的许多内在和外在组件都对整体等效串联电阻有贡献，包括活性材料和集电器之间界面处的电极电阻。电极界面电阻的降低会降低等效串联电阻并增加超级电容器装置的功率密度。但是，元件(包括集电器界面处的中间涂层)之间的不相容性，可能导致难以制造多层集电器和超级电容器电极。 因此，存在一种具有所需微结构、厚度和组成的多层集电器的制造方法的需求。还存在一种多层集电器和超级电容器电极的制备方法的需求，所述制备方法降低电极界面电阻并改善超级电容器的性能。还存在一种以低成本，例如降低材料成本和/或制造时间的方式制造多层集电器和超级电容器电极的制备方法。
技术实现思路
根据本文所述的具体内容和各种示例性实施方式，本专利技术涉及多层复合集电器的制备方法，还涉及超级电容器电极的制备方法。在各示例性实施方式中，本专利技术涉及多层集电器的制造方法，所述方法包括在集电器基材的每个主表面上通过第一制剂形成第一层，并在各个第一层上通过第二制剂形成第二层。在其他实施方式中，第一制剂和第二制剂中的一个是石墨制剂，另一个是炭黑制剂。本专利技术还涉及多层集电器，其包含集电器基材和形成在所述集电器基材的各个主表面上的复合层。在多层集电器中，复合层包含石墨和炭黑，复合层中的石墨与总固体的比例约为2至50体积％。本专利技术的其他实施方式涉及超级电容器电极的制备方法，其包括本文所述的多层集电器的制备方法。附图简要说明所包含的附图供进一步理解本专利技术，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图不是用来对要求保护的本专利技术构成限制，而是用来图示本专利技术的示例性的实施方式，与说明书一起用来解释本专利技术的原理。附图说明图1是根据本专利技术的至少一个实施方式使用双狭缝模头在集电器基材上形成第一层和第二层的示意图；图2是根据本专利技术的至少一个实施方式制造的多层集电器的截面示意图；以及图3是根据本专利技术的至少一个实施方式制造的超级电容器电极的部分截面示意图。具体实施例方式应理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，不对要求专利保护的本专利技术构成限制。本领域的技术人员通过考虑说明书和实施本文所述的实施方式，可以显而易见地想到其他的实施方式。本说明书和实施例应仅视为示例性的，本专利技术真正的范围和精神由所附权利要求书来说明。本文所用的“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，不应局限为“仅一个(一种)”，除非明确有相反的说明。因此，例如，“炭黑材料”或“一种炭黑材料”用来表示至少一种炭黑材料。在各实施方式中，本专利技术涉及多层集电器的制造方法，所述方法包括在集电器基材的每个主表面上通过第一制剂形成第一层，并在各个第一层上通过第二制剂形成第二层。本文所用术语“集电器基材”及其各种变形指的是具有两个主要相对表面或侧面(例如，第一和第二表面)的基材。在各个实施方式中，基材可以包含金属，例如招、钛、镍、铜、锡、钨、钥、钢、不锈钢、合金以及金属的组合，例如金属与镀层(即金或钼)的组合。在至少一个实施方式中，集电器基材可由铝板组成。在各个实施方式中，基材还包含绝缘材料，例如但不限于，具有导电表面或涂层的玻璃、聚合物或者其他有机组分或化合物，如ΙΤ0、锡掺杂的氧化铟导电聚合物、石墨烯板或其组合。在各个实施方式中，集电器基材的厚度范围可以是5至100微米，例如15至40微米，或者20至30微米，如25微米。本文所用术语“层”指的是表面上具有厚度的材料或制剂，部分或者基本完全覆盖了表面。如本文所述，第一层设置在集电器基材和第二层之间。在各个实施方式中，第一层和第二层中的一个是石墨层，另一个是炭黑层。本文所用术语“制剂”指的是一种组合物，其可以是粘性的，并能够在集电器基材上形成层。本文所述的第一制剂形成第一层，本文所述的第二制剂形成第二层。在各个实施方式中，第一制剂和第二制剂中的一个是石墨制剂，另一个是炭黑制剂。本文所用术语“石墨层”指的是包含至少一种石墨材料的层。可用于石墨层中的石墨材料包括天然石墨与合成石墨。石墨材料的非限制性例子包括但不限于，那些粉末形式的石墨材料，例如新泽西州阿斯伯里的阿斯伯里碳有限公司(Asbury Carbon, Inc.)的以商品等级为4827、TC307、UF440和3442投放市场的那些产品以及南卡罗来纳州里奇维尔的昭和电工碳有限公司(Showa Denko Carbon, Inc.)的以商品等级UFG5投放市场的那些产品。石墨材料还可以分散剂或者墨水的形式递送，例如新泽西州阿斯伯里的阿斯伯里碳有限公司(Asbury Carbon, Inc.)的以商品名 GRAPHOiCOTE'。572 和 AQUAKAST2投放市场的那些产品，以及德国凯泽斯劳滕市Fuchs Lubritech GMBH公司以商品名LU B RO D AL EC1204B和HYDROGRAFw A M2投放市场的那些产品。在各个实施方式中，本文所述的石墨材料的平均颗粒直径范围可以为0.Ιμπι至100 μ m,例如 0.1 μ m 至 10 μ m。在各个实施方式中，石墨层可以由包含石墨材料的石墨制剂形成，例如但不限于，石墨材料在去离子水中的分散体或者上清液。例如，石墨制剂可以是包含在去离子水中稀释的石墨墨水的分散体形式。在另一个示例性实施方式中，石墨制剂可以是上清液的形式，其中石墨混合在溶液中，使石墨沉淀一段时间从而可以使用上清液。本领域技术人员能够基于例如，所选择的石墨材料以及石墨层中所需的固体百分数来确定以下参数，例如合适的稀释和/或沉淀时间。在各个实施方式中，石墨制剂可以包含1-20重量％，例如5至15重量％，如13重量％的石墨材料或固体。在各个实施方式中，在形成石墨层的过程中，石墨制剂的粘度可以小于300cps，例如小于150cps、小于80cps、小于60cps或者小于40cps。在各个实施方式中，石墨制剂还可包含至少一种粘结剂。如本文所用，粘结剂包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚醋酸乙烯酯(PVA)、聚环氧乙烷(ΡΕ0)、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其他有机(但呈化学和电化学惰性)粘结剂。在至少一个实施方式中，粘结剂可以是PVP与聚丙烯酸酯的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.23 US 12/860,9951.一种制造多层集电器的方法，该方法包括: 在集电器基材的各个主表面上通过第一制剂形成第一层；以及 在各个第一层上通过第二制剂形成第二层； 其特征在于，所述第一制剂和第二制剂中的一个是石墨制剂，另一个是炭黑制剂。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个所述第一层与集电器基材的主表面直接接触。3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个所述第一层与集电器基材的主表面直接接触，第二层分别与所述第一层直接接触。4.按权利要求1所述的方法，该方法还包括在各个第一层上形成第二层之前对各个第一层进行干燥。5.按权利要求1所述的方法，该方法还包括在集电器基材的另一个主表面上形成第一层和第二层之前对在集电器基材的一个主表面上的第一层和第二层进行干燥。6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层是石墨层。7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炭黑层包含至少一种炭黑材料，所述炭黑材料的平均颗粒直径范围为0.005μπι至0.Ιμπι，平均团聚直径范围为Ιμπι至ΙΟΟμπι。8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形时，炭黑制剂的粘度小于30cps。9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨层包含至少一种平均颗粒直径范围在0.1 μ m至100 μ m的 石墨材料。10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形时，石墨制剂的粘度小于300cps。11.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一制剂与第二制剂中的至少一个还包含至少一种导电促进剂。12.按权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·P·加德卡里，F·M·约斯，J·R·林，K·P·雷迪，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：