[發(fā)明專利]一種基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法

有效

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• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN107154313B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 陽軍亮;郭輝;吳涵;張楚俊;陳小華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法；通過配制的粘結劑和活性物質(zhì)混合漿料，基于涂布工藝技術制備成電極極片，然后通過壓力轉(zhuǎn)移技術轉(zhuǎn)移到泡沫鎳集流體，結合隔膜和電解液或離子液體，組裝成超級電容器；該超級電容器的涂布轉(zhuǎn)移技術制備方法快速高效、性能優(yōu)異、重復性好、成本低，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種超級電容器制備的方法，屬于超級電容器制造技術領域。

背景技術

超級電容器是一種介于平板電容器和電池之間的一種新型綠色儲能裝置，與傳統(tǒng)的電容器和電池相比，超級電容器具有功率密度和能量密度高、循環(huán)壽命長、可工作溫度范圍寬、安全可靠、成本低等優(yōu)點。特別是超級電容器能夠進行大電流密度的快速充放電，如要存儲相同的能量，對于電池來說可能需要數(shù)個小時，而超級電容器只需要幾秒鐘的時間。因而超級電容器廣泛用于能源存儲、電動汽車、移動通訊設備、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事設備、工業(yè)生產(chǎn)設備等。

現(xiàn)有制備超級電容器的技術中，刮涂法是制備超級電容器電極的一種常見方法。刮涂法中一般采用金屬箔做集流體，再將活性材料和粘結劑按一定比例形成的混合物漿料刮涂到金屬箔上，干燥后形成預制電極。然而這種方法制備出的電極存在著活性物質(zhì)分布不均、活性物質(zhì)的質(zhì)量難以控制且具有一定的污染性等缺點，限制了超級電容器性能的提高。另外，如果將金屬箔直接作為集流體，未經(jīng)處理的金屬箔會限制活性物質(zhì)的比容量，導致電極不能很好地被電解液浸潤，有效利用率低。基于此，本發(fā)明針對上述所存在的問題，提出了一種涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，不僅很好地解決了上述存在的問題，而且還能適應連續(xù)化、大規(guī)模生產(chǎn)工藝過程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，基于粘結劑和活性物質(zhì)配制的漿料，通過涂布工藝技術制備成電極極片，然后分切成合適尺寸的待轉(zhuǎn)移極片，并通過壓力轉(zhuǎn)移到相同尺寸的泡沫鎳集流體上，組裝成超級電容器。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述粘結劑是聚偏氟乙烯(PVDF)，制備技術中先將PVDF粉末在80度到100度的烘箱中干燥干燥4小時到6小時后稱量，然后溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中形成質(zhì)量濃度為2％到5％的PVDF溶液，在密封條件下磁力攪拌8小時到10小時，使其充分分散。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述活性物質(zhì)為活性炭、鈦酸鋰、石墨烯、碳納米管，比表面積為1500m²/g到3000m²/g之間，使用前將活性物質(zhì)置于80度到100度的烘箱中進行干燥處理，避免粘結劑PVDF遇水后形成絮狀物，影響粘結性能。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述配制的漿料將活性物質(zhì)加入PVDF溶液，并與PVDF形成質(zhì)量比為5:1到12:1的混合溶液，然后常溫下磁力攪拌2小時到5小時。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述涂布是采用刮涂技術或狹縫涂布技術，在金屬鋁箔或銅箔或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亞胺(PI)基底上，以1米/分鐘到120米/分鐘之間的速度進行涂布，可形成1微米到15微米間厚度的活性層厚度，然后放置于80度到100度烘箱內(nèi)干燥處理。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述相同尺寸泡沫鎳是指泡沫鎳與待轉(zhuǎn)移極片尺寸相同，并且泡沫鎳在使用前分別用異丙醇、乙醇、去離子水超聲清洗，然后置于80度到100度的干燥箱中烘干待用。

本發(fā)明所述的基于涂布轉(zhuǎn)移技術制備超級電容器的方法，所述壓力轉(zhuǎn)移是先將涂布的電極極片與泡沫鎳集流體復合，然后使用液壓機施加2MPa到20MPa之間的壓力，將活性物質(zhì)從金屬鋁箔或銅箔或PET或PEN或PI基底上完全轉(zhuǎn)移到泡沫鎳集流體上。