[發明專利]一種低內阻超級電容器極片及其制造方法

有效

• 申請號: 201210085599.4
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102683043A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉繼波;張耀偉;黃浩宇
• 申請（專利權）人: 長沙海密特新能源科技有限公司
• 主分類號: H01G9/058
• 分類號: H01G9/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種低內阻超級電容器電極材料的處理方法，特別是對集流體的處理方法以及物料混合的處理順序，屬于能源材料技術相關領域。?

背景技術

超級電容器（supercapacitors），也稱雙層型電化學電容器（double?layer?electrochemical?capacitors）。超級電容器通過物理方法分離正負電荷，將極化的電解液存儲在電極上來存儲電能。電于體系中無電化學反應發生，超級電容器對能量的存儲具有高度的可逆性。同時也可以將超級電容器看作兩個被電解質溶液隔開的非反應性極板，通過向極板施加電壓來進行能量的存儲。對極板施加電壓后，正極吸引電解質溶液中的負離子，負極吸引電解質溶液中的正離子。由于電化學電容器的電極材料為多孔類材料，其電極表面積要遠遠大于電解電容器電極表面積。對電極充電時則會導致電解質溶液離子在電極表面形成Helmoltz雙電層，雙電層的厚度計算公式可以表示為：?

κ^-1???雙電層厚度

Ε_r???電解質溶液的介電常數

ε_0???真空介電常數

K_b??波爾茲曼常數

T??開爾文溫度

F??法拉第常數

N_i??離子濃度

Z_i??離子所帶電荷?

超級電容器在存儲電能時，充電時極板電荷富足，放電時極板電荷不足，在整個過程中無化學反應發生。因此超級電容器的循環次數非常之大，通常可以達到105-106次。但是由于超級電容器存儲的電荷非常少，這樣就會導致超級電容器的能量密度較低。總體來說，充電電極/電解質溶液界面存在16-50μFm^-2的雙電層電容。

在制備活性炭基超級電容器電極時，標準的作法是使用有機粘合劑，以保證電極結構的完整性。使用有機粘合劑時要注意量的選擇，粘合劑在活性物質表面分布均勻的同時，還要必免在炭顆粒表面形成絕緣層。?

決定ESR的另一個重要因素就是炭材料與金屬集流體間的接觸，這其中的影響因素有，活性炭表面形態，顆粒大小，表面官能團類型，金屬底物表面的清潔度。在操作電位范圍內，如果官能團表現出電化學惰性，就會增加炭電極對電解質溶液的潤濕能力。?

發明內容

本發明的目的是提供一種制作方便，或成本較低，避免了極片制備過程中極片表面出現的龜裂問題。選用金屬網作為電極集流體，加入一種特殊表面活性劑后，使用超聲波技術對集流體表面進行祛污處理，取出后用二次去離子水清洗金屬網，真空干燥后再用一種表面活性劑對金屬網進行表面修飾，得到金屬網表面含有某種有機官能團的底物材料。然后再使用超聲波技術對難于分散的導電碳黑Super-P進行分散處理，從而使導電碳黑均勻的分布于電極活性材料之間。在制備電極活性物質漿料過程中，優化各物料的添加順序。從而有效的降低了超級電容器內阻的低內阻超級電容器的電極處理方法。?

本發明的目的是這樣來實現的：?

使用金屬網為電極集流體，加入一種強堿性陰離子表面活性劑，使用超聲波技術對集流體表面進行除污處理1-5min，用二次去離子水洗凈后對其進行80°C真空干燥10min，然后再使用一種含氟表面活性劑對集流體進行表面修飾3-5min，便可以得到表面無污染且表面富含某一類有機官能團的底物材料。其中金屬網的開孔方式可以為腐蝕開孔、沖壓開孔、激光開孔；或者使用編織絲網、斜拉絲網。電極所用金屬網的材料可以是鋁、銅、不銹鋼或鍍鎳不銹鋼。金屬網的厚度在0.02mm-0.1mm之間。金屬網孔的形狀可以為圓形、菱形、矩形或其它不規則形狀。除污使用的表面活性劑為強堿性的陰離子表面活性劑。表面修飾劑使用含氟表面活性劑；其中包括陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑及特殊表面活性劑。超聲波祛污處理（1-5min），超聲波表面修飾（1-5min）。所用超聲波的頻率為40KHZ，分散介質為石英亞沸去離子水，分散時間為18-30min，溫度為40-55℃。

在制備電極活性物質漿料時，先加入表面活性劑，超聲波處理（1-3min），再加入粘合劑后，超聲波處理（3-5min），再加入Super-P（超級導電碳黑），超聲波處理3-5min，最后加入活性炭超聲波處理1-5min。?