[發明專利]一種高隔離性和高強度的超級電容器隔膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710690972.1
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107527748A
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 黃嘯谷;張其土
• 申請（專利權）人: 蘇州海凌達電子科技有限公司
• 主分類號: H01G11/52
• 分類號: H01G11/52;H01G11/84
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及電化學材料制備領域，尤其涉及一種高隔離性和高強度的超級電容器隔膜材料及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種極具市場競爭力的儲能產品，可以實現快速充電、大電流放電，且具有十萬次以上的充電壽命，在一些需要短時高倍率放電的應用中占有極重要的地位。

超級電容器隔膜材料位于兩個多孔化碳電極之間，與電極一起完全浸潤在電解液中，在反復的充放電過程中起到隔離的作用，阻止電子傳導，防止兩極之間接觸造成的內部短路。這就要求隔膜材料是電子的絕緣體，具有良好的隔離性能，并且其孔隙應盡可能小于電極表面活性物質的最小粒徑。

大功率性是超級電容器的一個重要特性，隔膜是產生內阻的主要因素，隔膜作為超級電容器的重要組成部分，對超級電容器的性能有著重要影響。目前用于超級電容器隔膜的材料主要有纖維素隔膜紙和傳統電池隔膜，傳統電池隔膜厚度較厚，孔隙率低，對電解液親和性差，而纖維素隔膜紙雖然對電解液親和性良好，但是缺點是強度不高，隔膜材料的隔離性和強度低在一定程度上限制了超級電容器電性能的發揮。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種高強度、高隔離性的超級電容器隔膜材料及其制備方法。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：一種高隔離性和高強度的超級電容器隔膜材料，由以下重量份數的原料組成：基質纖維100份、聚偏氟乙烯纖維15~20份、丙酮25~30份、二甲基乙酰胺100~110份、陶瓷纖維4~8份、羥基磷灰石粉3~6份、二甲基丙烯酸乙二醇酯1~2份、殼聚糖1~3份、二月桂酸二丁基錫0.5~1份、醋酸乙烯酯乳液5~15份。

進一步地，所述的基質纖維為聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維、聚酯纖維中的一種或幾種的混合。

所述的一種高隔離性和高強度的超級電容器隔膜材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）紡絲膜的制備：將丙酮和二甲基乙酰胺于常溫下混合均勻，然后加熱至50~60℃并加入聚偏氟乙烯纖維，保溫攪拌至溶液均勻透明，除泡靜置后得到紡絲液，在紡絲電壓11kV、接收距離15cm、供液速率1mL/h條件下靜電紡絲2h，制得厚度為6~8μm的紡絲膜；

（2）將基質纖維置于30~40倍重量份的水中，置入打漿機中打漿，制得懸浮液；

（3）將陶瓷纖維和羥基磷灰石粉混合后置于煅燒爐中，于600~700℃下煅燒2~3h，取出后粉碎，并過200目篩，加入3~4倍量4~6%濃度的鹽酸于55~65℃下攪拌酸洗，除液后的固體物重復酸洗一次，水洗至中性，干燥后得微粉物；

（4）將二甲基丙烯酸乙二醇酯、殼聚糖和二月桂酸二丁基錫混合，研磨40~60min得混合料一；

（5）將步驟（3）所得微粉物與步驟（4）所得的混合料一混合，加入適量的水攪拌至泥狀，研磨成5~30μm的漿料，經噴霧干燥得混合料二；

（6）將步驟（5）所得的混合料二以及醋酸乙烯酯乳液與步驟（2）所得的懸浮液混合，使用打漿機打漿，制得混合液；

（7）采用圓網或長網市售成型設備對步驟（6）制得的混合液進行單層或多層成型，然后采用壓榨設備進行壓榨脫水，制得成型基布，采用熱軋機對成型基布進行熱軋處理，溫度120~130℃，得到非織造布基布；

（8）將步驟（1）所得的紡絲膜覆蓋在步驟（7）得到的非織造基布上，經120~130℃熱輥熱壓結合，冷卻剪切后得到本發明的隔膜材料。

進一步地，步驟（8）制得的隔膜材料的厚度為20~100μm。

與現有技術相比，本發明具備的有益效果為：

本發明首先將聚偏氟乙烯纖維進行紡絲加工制得厚度為6~8μm的紡絲膜，然后采用濕法無紡布工藝將基質纖維制成非織造布，經熱壓的方式將兩者結合成本發明的超級電容器隔膜材料。通過數次實驗獲得最佳的重量份配比和紡絲條件，使制得的紡絲膜單纖維均勻性好，具有豐富的空隙和較大的比表面積，充分發揮隔膜的電性能，與多種協同起效原料結合制得的非織造布熱粘合，獲得了高隔離性、高強度的超級電容器隔膜材料。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。以下實施例只是對本發明做描述性的說明，不能以此限定本發明的保護范圍。

而且，本發明中所使用的原料，如無特殊規定，均為常規的市售產品；同樣的，所使用的方法如無特殊規定，均為常規的生產方法。