[發明專利]一種高壓實密度、低接觸內阻的超級電容器用電極及其制備方法

在審

• 申請號: 201510180198.0
• 申請日: 2015-04-16
• 公開（公告）號: CN104916445A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 阮殿波;陳寬;傅冠生
• 申請（專利權）人: 寧波南車新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G11/22
• 分類號: H01G11/22;H01G11/28;H01G11/86
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發明涉及超級電容器技術領域，具體涉及一種高壓實密度、低接觸內阻的超級電容器用電極及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種有別于二次電池的新式儲能器件，近年來，隨著大容量超級電容器的研發成功，其能量密度有突破性進展，再借助其高功率密度和長壽命等優勢，超級電容器已在能源、公共交通、重型機械、軍事等領域開拓了全新的應用模式。

電極作為超級電容器的核心部件，其儲能密度關系到超級電容器單體的能量密度，目前市場上最常用的超級電容器電極組裝工藝有兩種，一種是涂覆法，另一種是粘貼法。涂覆法的優點是電極在涂覆烘干后，炭膜能夠穩定的附著在集流體金屬箔表面，接觸內阻低；缺點是，通過碾壓法提高電極密度的時候，集流體金屬箔易產生形變，形成褶皺，因此電極密度很難再有提高，超級電容器的能量密度也很難獲得實質性的提高。粘貼法的好處是，炭膜的碾壓過程不受集流體金屬箔的影響，可以先將炭膜碾壓至一定的密度，再與集流體金屬箔粘貼，這樣電極密度可以繼續提高，從而提高超級電容器的能量密度；然而這一方法存在的弊端是，炭膜與集流體金屬箔是依靠導電粘結劑結合的，導電粘結劑涂多了會影響導電性，增大接觸內阻，而導電粘結劑涂少了又無法保證炭膜與集流體金屬箔的穩固結合，影響電極穩定性。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述問題，提供了一種高壓實密度、低接觸內阻的超級電容器用電極。

為了達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種高壓實密度、低接觸內阻的超級電容器用電極，所述電極的極片包括集流體金屬箔、涂覆在金屬箔表面的導電膠層和粘貼在導電膠層上的炭膜；所述炭膜由質量比為80-90：5-10：5-10的炭質活性材料、導電劑和粘結劑碾壓制備而成，所述炭質活性材料的粒徑范圍為7-10μm。

作為優選方案，所述集流體金屬箔表面設有凸起的孔，孔的直徑范圍為1-10μm。孔包括正面孔和反面孔。孔陣列排列或無規則排列。

作為優選方案，所述炭質活性材料為活性炭、石墨烯或碳納米管，導電劑為碳納米管、科琴黑或乙炔黑。

作為優選方案，所述粘結劑的粘度為500-900cps。

作為優選方案，所述炭膜用粘結劑為質量分數為60wt%的PTFE乳液。

作為優選方案，所述導電膠層所用的導電粘結劑的密度為0.9-1.5g/cm³，20℃下的粘度為1000-3000cps，方阻20Ω/sq。

作為優選方案，所述集流體金屬箔為鋁箔。

一種高壓實密度、低接觸內阻的超級電容器用電極的制備方法，包括以下步驟：

（1）將炭質活性材料和導電劑按照設定比例倒入干式粉末混合機，以6000轉/分鐘的速度高速攪拌1-2小時，再將混合后的粉體材料轉入氣流體粉碎機，以3000升/分鐘的速度將粉體材料從噴嘴排出；

（2）粉體材料倒入攪拌缸，向其中緩慢滴加粘結劑，設置轉速為50-100轉/分鐘，繼續攪拌4-5小時，形成具有一定粘度的炭團；

（3）將炭團放入垂直加熱碾壓機，加熱碾壓成厚度為80-230μm的炭膜，再經水平碾壓機將炭膜碾壓均勻成的厚度為80-200μm；

（4）將集流體金屬箔的表面作腐蝕處理，并在其表面涂覆一層厚度為1-2μm的導電粘結劑形成導電膠層；

（5）將步驟（4）得到的涂覆有導電粘結劑的集流體金屬箔和步驟（3）得到的炭膜采用加熱碾壓機粘貼在一起，并碾壓成為電極。最終的電極厚度根據金屬箔的厚度以及實際要求決定。

本發明與現有技術相比，有益效果是：

1改善了目前的電極制備工藝，避免了在目前的制備過程中在對鋁箔的后加工造成損害，導致鋁箔的強度降低引起電池的質量問題；

2電極密度得到進一步提高，從而提高了電容器的能量密度；

3使用壽命得到了提高，避免了炭膜的脫落。

附圖說明

圖1為本發明實施方式的集流體鋁箔表面的孔的分布示意圖；

圖2為本發明的電極結構示意圖；

圖3為本發明實施方式的電極的炭膜嵌入在集流體鋁箔表面孔內的示意圖；

圖中：1正面孔，2反面孔，3集流體金屬箔，4導電膠層，5炭膜。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明的技術方案作進一步描述說明。

如果無特殊說明，本發明的實施例中所采用的原料均為本領域常用的原料，實施例中所采用的方法，均為本領域的常規方法。

實施例1：