[發明專利]一種活性炭電極以及具有該電極的超級電容器有效

申請號：	201010129884.2	申請日：	2010-03-23
公開（公告）號：	CN101847514A	公開（公告）日：	2010-09-29
發明（設計）人：	陳照平;阮殿波;陳照榮;陳勝軍	申請（專利權）人：	集盛星泰(北京)科技有限公司
主分類號：	H01G9/058	分類號：	H01G9/058;H01G9/155
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種活性炭電極以及具有超級電容器
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于基于超級電容器制造技術領域，特別涉及基于一種三層結構活性碳電極的超級電容器及其制造方法。

背景技術

超級電容器是一種新型儲能裝置，集高能量密度、高功率密度和長壽命等特性于一身，此外它還具有免維護和高可靠性等優點，是一種兼備電容和電池特性的新型電子元件。根據儲能機理的不同，超級電容器主要分為建立在界面雙電層基礎上的“雙電層型”超級電容器和建立在法拉第準電容基礎上的“準電容型”超級電容器。碳材料的性質(包括碳材料的比表面積、孔徑分布、電化學穩定性和電導率等)是決定“雙電層型”超級電容器性能的決定因素。經過研究發現，滿足要求的碳材料有活性炭、納米碳纖維和納米碳管等，與此有關的比較典型的專利例如有美國MAXWELL公司的專利(名稱為“具有密封電解封口的多電極雙層電容器”，公開號為CA1408121A)和北京集星聯合電子科技有限公司的專利(名稱為“活性炭纖維布/噴涂鋁復合極板雙電層電容器及其制備方法”，專利號為ZL03124290.1)。“準電容”的原理是電極材料利用鋰離子或質子在材料的三維或準二維晶格立體結構中的儲留來達到儲存能量的目的，該類電極材料包括金屬氧化物、氮化物和高分子聚合物等，與此有關的較為典型的專利例如有清華大學的(名稱為“基于氧化鈷及氧化釕的混合式超級電容器及其制備方法”，專利號為ZL200810111892.7)。超級電容器的核心組件是其電極，傳統活性碳電極多采用在鋁箔表面直接涂覆活性碳漿料的方法制備，該方法與鋰離子電池電極制備方法類似，具有工藝成熟、簡單等優點，但是存在活性碳材料層容易脫落等不足，這樣的不足嚴重影響了超級電容器的使用壽命及可靠性。

本發明提出一種基于三層結構電極的超級電容器的制備方法，其特征是，通過在鋁箔基片表面上采用無氣噴涂工藝或刮涂工藝制備導電層，進而通過涂覆工藝及膜片軋制工藝而在導電層表面制備活性碳材料層。基于所述新型的三層結構電極的超級電容器具有活性碳材料層不易脫落、儲能密度大和性能穩定等特點，在交通、能源、航天、綠色新能源和軍用領域等中具有重要的應用。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種活性碳電極以及以所述電極作為正極和負極的超級電容器。具體地說，本發明通過如下技術方案來完成。

1.一種活性碳電極，其特征在于，所述活性碳電極由鋁箔基片、導電層和活性碳材料層疊加而成。

2.根據技術方案1所述的活性碳電極，其特征在于，在將所述鋁箔基片、導電層和活性碳材料層疊加后，經過輥壓工藝處理來制得。

3.根據技術方案1或2所述的活性碳電極，其特征在于，所述導電層由導電涂料制得，所述導電涂料包含作為導電材料的石墨與乙炔黑。

4.根據技術方案3所述的活性碳電極，其特征在于，所述石墨的粒度不高于5微米，占所述導電層的比例為90質量％至98質量％。

5.根據技術方案3所述的活性碳電極，其特征在于，所述導電層的厚度不高于30微米。

6.根據技術方案3所述的活性碳電極，其特征在于，所述導電層由無氣噴涂工藝將所述導電涂料噴涂于所述鋁箔基片的表面來形成。

優選的是，所述導電涂料按照如下方法配制：將所述導電材料與丁酮按照1∶1的質量比混合，然后采用膠體磨研磨工藝處理而成。

另外優選的是，在噴涂過程中，將高壓泵工作壓力控制為2.5Mpa～4Mpa，并將噴涂厚度的誤差控制在1mg/cm²范圍內。

7.根據技術方案1或2所述的活性碳電極，其特征在于，所述活性碳材料層包含活性碳材料、乙炔黑和粘合劑。

優選的是，以所述活性碳材料層的總質量計，所述活性碳材料的質量比為70％至95％，所述乙炔黑的質量比為5％至30％，所述粘合劑的質量比為5％至10％。另外優選的是，所述活性碳材料層采用漿料涂覆工藝或膜片軋制工藝制備。