[發明專利]聚偏氟乙烯基電極材料及其超級電容器的制備方法有效

申請號：	201210310195.0	申請日：	2012-08-28
公開（公告）號：	CN102842437A	公開（公告）日：	2012-12-26
發明（設計）人：	朱基亮;汪忠興;孫平;曾子繁	申請（專利權）人：	四川大學
主分類號：	H01G9/058	分類號：	H01G9/058;H01G9/155
代理公司：	成都科海專利事務有限責任公司 51202	代理人：	劉雙蘭
地址：	610065 四***	國省代碼：	四川;51
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摘要：
搜索關鍵詞：	聚偏氟乙烯基電極材料及其超級電容器制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及新型超級電容器制備和相關電極材料，具體涉及一種聚偏氟乙烯基扣式與卷繞式超級電容器及其電極材料的制備方法。

背景技術

超級電容器是一種新型的儲能裝置，因其具有功率高、能量轉換效率高、循環性能好，故成為新型化學電源研究中的熱點之一。超級電容器是介于傳統電容器和充電電池之間的一種環境友好、無可替代的新型儲能、節能裝置；與傳統電容器相比，超級電容器既具有快速充放電的特點，又具有電化學電池的儲能機理，而且還具有長循環壽命、無污染、較寬的工作溫度范圍、用量大等特點。正是由于上述特點，超級電容器在電動汽車、通訊、消費和娛樂電子、信號監控等領域中的應用越來越受關注，如聲頻-視頻設備、PDA、電話機、傳真機及計算機等通訊設備和家用電器等。特別需要指出的是車用超級電容器可以滿足汽車在加速、啟動、爬坡時的高功率需求，以保護主蓄電池系統，這使得超級電容器的發展被提升到了一個新的高度。超級電容器的出現，正是順應時代發展的要求，它涉及材料、能源、化學、電子器件等多個學科，成為交叉學科研究的熱點之一，超級電容器有望成為本世紀新型的綠色電源。

當前，超級電容器的電極材料主要有活性炭材料、導電聚合物及其復合材料和過渡金屬氧化物及其復合電極材料。活性炭基超級電容器研究歷史較長，目前商品化程度較高，技術最成熟，但其生產工藝復雜，生產周期長，且比容量低；據報道，導電聚合物超級電容器能顯示出很高的功率密度，但是他們的比容量卻比碳/碳超級電容器和金屬氧化物超級電容器低很多；盡管金屬氧化物或水合金屬氧化物（如氧化釕）及碳納米管能產生極大的能量密度和功率密度，然而用這些材料制造的超級電容器成本要比其它材料高很多。因此，開發具有低成本優勢的、各項性能均有較大改進和提高的用作扣式與卷繞式超級電容器的電極材料是有必要的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服現有超級電容器所用電極材料存在的缺點和不足，提供制備工藝簡單、原料易得、成本低廉的聚偏氟乙烯基電極材料的制備方法；該方法制備的電極材料不用直接添加活性物質；且電極材料可加工為任意大小，其厚度大約為85～120μm，符合器件小型化的要求及擴大其應用范圍。本發明制備的扣式與卷繞式超級電容器其充放電性能好、循環壽命長；且具有很高的功率密度和能量密度。

為實現本發明目的，本發明采用以下的技術方案來完成的。

本發明提供的聚偏氟乙烯基扣式與卷繞式超級電容器電極材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟：

（1）聚偏氟乙烯混合液制備

將聚偏氟乙烯基和與聚偏氟乙烯基能夠產生導電活性物質的添加物按質量百分比混合均勻后，烘干制備成混合粉末，然后用有機溶劑將它們溶解得混合液；

（2）聚偏氟乙烯復合膜制備

將步驟（1）中溶解有聚偏氟乙烯基和與其能夠產生導電活性物質的添加物的混合液涂敷在襯底上，或直接傾倒在襯底上，然后烘干制備成聚偏氟乙烯復合膜；

（3）對聚偏氟乙烯復合膜進行活化處理得電極材料

對步驟（2）所得的復合膜通過物理化學過程進行活化處理，從而制得扣式與卷繞式超級電容器的電極材料。

上述方案中，所述與聚偏氟乙烯基能夠產生導電活性物質的添加物是選自碳酸鉀鹽、或氫氧化鉀。

上述方案中，所述聚偏氟乙烯基與其能夠產生導電活性物質的和添加物的質量百分比為99％：1％～50％：50％；

上述方案中，所述添加物為碳酸鉀，聚偏氟乙烯基與其質量百分比為99％：1％～50％：50％；所述添加物為氫氧化鉀，聚偏氟乙烯基與其質量百分比為99％：1％～50％：50％。

上述方案中，所述的有機溶劑是既能夠溶解聚偏氟乙烯，又相對于添加劑穩定的N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、或二甲基亞砜（NMP）、或N-甲基吡咯烷酮（DMSO）。