[發明專利]一種致密低電阻的超級電容器隔膜材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710691401.X
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107527749A
• 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;C08L23/12;C08L29/04;C08L27/16;C08L31/04;C08L67/00;C08L23/06;C08K7/04;C08K3/22
• 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，尤其涉及一種致密低電阻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。降低內阻提高功率性能的一個重要內容是降低隔膜的電阻。現有技術中的電容器隔膜材料較厚，孔隙率較低。進而導致了隔膜的電阻較大以及易導致電極短路，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，本發明提供了一種致密、低電阻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：一種致密低電阻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10~20份、SAF超吸水纖維10~20份、氧化鋅1~2份、陽離子淀粉2~4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。

所述的一種致密低電阻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，制得懸浮液一；

（3）將陶瓷纖維、SAF超吸水纖維、氧化鋅以及陽離子淀粉加入到步驟（2）所得的懸浮液一中，用攪拌機高速攪拌至均勻，得懸浮液二；

（4）將醋酸乙烯酯乳液與步驟（3）所得的懸浮液二混合，使用打漿機打漿，制得混合液；

（5）采用圓網或長網市售成型設備對步驟（4）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；

（6）將步驟（1）所得的紡絲膜覆蓋在步驟（5）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，所得隔膜材料的厚度為50~100μm。

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，與多種協同起效原料結合制得的非織造布熱粘合，獲得了致密、低電阻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。

實施例1：一種致密低電阻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18份、丙酮28份、二甲基乙酰胺105份、陶瓷纖維15份、SAF超吸水纖維15份、氧化鋅1.5份、陽離子淀粉3份、醋酸乙烯酯乳液10份；所述的基質纖維為聚丙烯纖維和聚乙烯醇纖維的混合。

所述的一種致密低電阻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55℃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；