[發(fā)明專利]一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710133544.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN107452515A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陽軍亮;郭輝;李恒月;陳小華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01G11/86
• 分類號(hào): H01G11/86;H01G11/30;H01G11/52;H01G11/58
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超級(jí)電容器電極的制備方法，屬于超級(jí)電容器制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

超級(jí)電容器也稱之為電化學(xué)電容器，是一種功率密度和能量密度介于傳統(tǒng)平板電容器和電池之間的重要的新型儲(chǔ)能設(shè)備。超級(jí)電容器作為一類新型的綠色存儲(chǔ)設(shè)備兼具二者的優(yōu)點(diǎn)，能夠在瞬間進(jìn)行充放電，可以滿足某些特殊領(lǐng)域所需的高功率和超高功率，具有高達(dá)50萬次循環(huán)壽命，在能量存儲(chǔ)器中具有不可替代的作用，在近十幾年里得到了快速的發(fā)展。超級(jí)電容器的應(yīng)用也十分廣泛，能源存儲(chǔ)、電動(dòng)汽車、移動(dòng)通訊設(shè)備、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備等都可以見到它的身影。

現(xiàn)有制備超級(jí)電容器的材料中，碳材料由于其來源廣、成本低以及形式多樣而成為被研究最為廣泛的電極材料，如：碳納米管、石墨烯、活性炭等。然而，多數(shù)的碳電極材料的導(dǎo)電性相對(duì)來說不是很好，這會(huì)導(dǎo)致器件的倍率性能差。所以，具有良好導(dǎo)電性的電極是一個(gè)制備高性能超級(jí)電容器的基礎(chǔ)。為了提高碳膜導(dǎo)電性，傳統(tǒng)做法是加入導(dǎo)電炭黑，但是過高比例的導(dǎo)電炭黑會(huì)降低碳膜質(zhì)量和比表面積，如圖1所示，從而降低比容量，而同時(shí)碳膜的方塊阻抗相對(duì)來說依舊較高。基于此，本發(fā)明針對(duì)上述所存在的問題，提出了一種添加銀納米線的方法來改善碳膜導(dǎo)電性，提高超級(jí)電容器的性能。相對(duì)于傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑來說，加入銀納米線不僅可以有效提高碳膜的導(dǎo)電性，而且使碳膜方塊電阻更加均勻。另一方面，銀納米線對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響不大，有利于提高比表面的利用率從而提升比容量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，基于粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和活性物質(zhì)配制的漿料，通過滾壓或涂布轉(zhuǎn)移工藝技術(shù)以泡沫鎳為集流體制備成電極極片，然后分切成電極極片，并組裝成超級(jí)電容器。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述粘結(jié)劑是聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)，制備技術(shù)中先將PTFE溶液分散到去離子水中，密封條件下磁力攪拌8到10小時(shí)，形成5mg/ml到10mg/ml的均勻分散液，或所述粘結(jié)劑是將PVDF粉末在80度到100度的烘箱中干燥6小時(shí)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(shí)到10小時(shí)。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述導(dǎo)電劑是銀納米線，銀納米線長度在30到100微米之間，直徑在15nm到50nm之間。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述活性物質(zhì)為粉末狀的碳材料或氧化物材料，比表面積在1500m²/g到3000m²/g之間，使用前需將活性物和導(dǎo)電炭黑質(zhì)置于70度到100度的烘箱中進(jìn)行干燥處理。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述配制的漿料是將活性物質(zhì)加入粘結(jié)劑溶液中，并加入無水乙醇以形成10到50mg/ml的混合溶液，然后再加入質(zhì)量比為2％到10％銀納米線，常溫下磁力攪拌后置于80度的干燥箱中8到12小時(shí)。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述集流體為泡沫鎳，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70度到100度的干燥箱中烘干待用。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述電極制備方法是采用輥壓技術(shù)或涂布轉(zhuǎn)移技術(shù)，干燥后的漿料先于玻璃板上滾壓形成預(yù)制碳膜，再將預(yù)制碳膜與泡沫鎳復(fù)合，以0.5米/分鐘到1米/分鐘之間的速度進(jìn)行滾壓，可形成5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，或?qū){料涂布到金屬箔上以形成預(yù)制電極，然后將預(yù)制電極與泡沫鎳復(fù)合，用液壓機(jī)施加一定的壓力(2MPa到20MPa之間)，將活性物質(zhì)從金屬箔(鋁箔或銅箔)上完全轉(zhuǎn)移到泡沫鎳上。

本發(fā)明所述的一種基于銀納米線制備超級(jí)電容器電極的方法，所述組裝超級(jí)電容器的過程中加入隔膜聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或高密度聚乙烯(HDPE)或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)和濃度為0.5摩爾/升到1.5摩爾/升的硫酸鈉電解液或BF4離子液體或PF6離子液體或3到6摩爾/升的氫氧化鉀，組裝成對(duì)稱或非對(duì)稱的紐扣式超級(jí)電容器或卷繞式超級(jí)電容器。

附圖說明

【圖1】添加0％、2％、4％、6％銀納米線后碳膜表面掃描電鏡圖以及在4％比例下的放大圖。

【圖2】加入傳統(tǒng)導(dǎo)電劑和不同比例銀納米線后碳膜的方塊組對(duì)比。

【圖3】添加不同導(dǎo)電劑后的電化學(xué)性能圖。