[發明專利]超級電容器的制作方法

無效

• 申請號: 201110450262.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102543481A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 李文生;姚健勛;劉永久;常亮
• 申請（專利權）人: 錦州凱美能源有限公司
• 主分類號: H01G9/058
• 分類號: H01G9/058;H01G9/155
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于新能源儲能技術領域，涉及超級電容器，具體涉及超級電容器的制作方法。

背景技術

超級電容器的兩個重要部分是電極和電解液，其儲能原理是在電極與電解液界面形成雙電荷層來積蓄電荷，儲存能量。為了提高能量密度，電極的活性材料通常選用活性炭、炭黑、碳納米管、石墨烯、膨化石墨、金屬氧化物和導電聚合物等，為了使超級電容器長壽命高效率充放電，集電極一般選用耐化學和電化學腐蝕的高純鋁、不銹鋼和鎳等材料，還通常在集電極上粘結金屬和石墨等低阻抗涂層。電解液有水溶性電解液和有機電解液，其中有機電解液的工作電壓高，存儲的能量多，但由于電容器單元內部有水分存在，超級電容器在充電時引起水分解將使超級電容器性能劣化，因此使用有機電解液的超級電容器必須對電極充分除水，通常采取高溫真空除水。電極中的活性炭、炭黑、碳納米管、石墨烯、膨化石墨、金屬氧化物和導電聚合物等活性材料，通常為粉末狀，與橡膠類粘結劑和水混合，活性材料和導電材料分散在橡膠類粘結劑和水中，制成漿料，形成極片，涂于集電極上，干燥制成電極，但由于這種方法的粘結力弱，極片與集電極間粘結強度小，將電極進一步加工制成超級電容器后，產品在大電流高頻率充放電過程中，極片會與集電極逐漸分離剝落，使超級電容器產品得性能嚴重劣化。

發明內容

針對目前超級電容器生產技術存在的問題，本發明提供一種超級電容器的制作方法，解決集電極與極片間粘結強度小及極片內部粘結強度小等問題。

本發明中極片由活性材料、導電材料和復合粘結劑構成，極片與金屬集電極形成一體，構成超級電容器的電極，將電極加工成一定尺寸后，連接上引線，在兩個電極中間加入隔極膜卷繞成一定尺寸的芯子，真空干燥，加入有機電解液后封裝制成超級電容器。

（1）準備集電極：選取原料金屬鋁或鋁合金，經過表面交流腐蝕粗糙化處理后，作為集電極；

（2）制備極片：將活性材料和導電材料混合均勻，將復合粘結劑溶液加入到上述混合好的材料中分散均勻，形成混合物，其中按質量百分比，復合粘結劑含量為0.5-3%，活性材料為80-94.5%，導電材料為5-10%，然后將上述混合物壓制成厚度為30-100μm的極片；所述的復合粘結劑溶液是具有通式（1）結構的物質和聚四氟乙烯形成的復合粘結劑，溶解在水、乙醇、異丙醇或丙酮溶劑中分散均勻，形成的溶液，按重量比通式（1）的物質30-55%，聚四氟乙烯為45-70%，通式（1）的物質結構為：

?[NH-R-CO-R-CO]_x?（1）??

x=1-1000，R:C_nH_2n??，n=1-10

（3）制備電極：將集電極表面涂覆一層導電膠，將極片粘附在集電極的一面或兩面，形成電極；

（4）制備芯子：將兩張尺寸相同的電極連接引線后，在其中間夾入10-50μm厚的隔極膜，卷繞成直徑為Φ3-Φ65mm高度為5-165mm的芯子，然后在100-150℃下真空干燥8-72小時；

（5）封裝：將芯子在真空條件下浸漬有機電解液，然后在50℃外加2.7V直流電壓下通電10h，最后封裝于圓形鋁殼中，得到超級電容器產品。

其中所述的作為集電極的原料是純度至少為99.9wt%，銅含量在0.005wt%以下的金屬鋁或鋁合金。集電極要求表面粗糙，是為了與極片接觸良好。

本發明的極片中復合粘結劑含量為0.5-3%，，其余為活性材料和導電材料，其中復合粘結劑含量為0.5%及以上極片就能達到所需極片的強度，但是復合粘結劑含量過高，極片電阻變大，最好為1.5-3%。

所述的活性材料選用電化學性能不活潑的活性炭、炭黑、碳納米管、石墨烯或膨化石墨，采用其中的一種或一種以上的組合物，當選用用一種以上組合物時，各組分以任意比例混合，其中活性碳的比表面積為800-3000m²/g,?炭黑比表面積為100-600?m²/g,?碳納米管的比表面積為200-600m²/g,?石墨烯的比表面積為500-1500?m²/g,?膨化石墨比表面積為100-300m²/g。

所述的導電材料為石墨、炭黑或乙炔黑，粒度為0.1-2μm。

所述的導電膠為石墨導電膠、銅粉導電膠或銀粉導電膠。