[發(fā)明專利]一種結構超級電容器的制備方法及應用

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• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111785533A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 丁穎慧;崔彥剛;張博明
• 申請（專利權）人: 泰安市捷宜復合材料科技有限公司
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/24;H01G11/34;H01G11/40;H01G11/56
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明涉及復合材料領域，主要涉及電化學材料，具體提供一種結構超級電容器的制備方法及應用。包括如下步驟(1)將WCF、ACF和WGF裁好備用，(2)制備含有LLZTO的電解質。(3)將之前裁好的材料按照WCF/ACF/WGF/ACF/WCF的鋪層方式鋪疊，將混合好的雙相電解質適量涂抹在織物與織物的界面間，得到電解質?織物復合材料。(4)將隔離膜固定在鋼板上，周圍貼上密封膠，將復合材料放在隔離膜上，附透氣氈和隔離膜固定，最后用真空袋密封，留出排氣管，放在真空烘箱中抽真空并加熱固化。(5)固化完成冷卻至室溫，將裸露的碳纖織物表面貼上銅導電膠帶，加熱加壓，使銅導電膠帶與電極表面貼合。避免對電極的改性影響材料的力學性能，及環(huán)氧樹脂導致電解質離子導電率下降。

技術領域

本發(fā)明涉及復合材料領域，主要涉及電化學材料，具體提供一種結構超級電容器的制備方法及應用。

背景技術

這里的陳述僅提供與本公開有關的背景信息，而不必然構成現(xiàn)有技術。

隨著電池的發(fā)展，電池的種類逐漸豐富，結構超級電容器由于其優(yōu)異的力學性能被廣泛應用，傳統(tǒng)意義上，結構超級電容器是指采用碳纖維織物為電極材料，玻璃纖維織物為電容器隔膜，采用全固態(tài)電解質，制備的可以同時具備優(yōu)秀的電化學性能和力學性能的超級電容器。

1.現(xiàn)有電極方案

目前結構超級電容器的電極材料是對碳纖維織物表面通過物理或化學的方法進行改性，主要包括碳納米管(CNTs)改性、碳氣凝膠(CAG)改性、表面生長金屬氧化物納米線等等。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，雖然這些方法可以有效增加材料的比表面積，但是具有改性實驗操作條件復雜、實驗穩(wěn)定性差、材料改性以后力學性能下降等缺點。

2.現(xiàn)有電解質方案

目前結構超級電容器的電解質是采用環(huán)氧樹脂和離子液體混合形成的環(huán)氧樹脂-離子液體雙相固態(tài)電解質。其中環(huán)氧樹脂為器件提供力學性能，離子液體提供優(yōu)良的離子導電性。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，環(huán)氧樹脂的加入雖然可以提高電解質的力學性能，但是同時會導致電解質離子電導率的下降，影響器件的電學性能。

在汽車供電中，通常將汽車發(fā)動機與蓄電池相連，對蓄電池的容積有較大要求，且蓄電池自身占用大量空間，而汽車外殼體積較大，若能將汽車外殼改造成電池，則可以省去蓄電池的安裝，但發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，汽車外殼形狀不規(guī)則，且若改裝成電池，采用常規(guī)電池難度較高。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種更優(yōu)的電極和電解質改性方案，避免對電極的改性影響材料的力學性能，及環(huán)氧樹脂導致電解質離子導電率下降，該電極及電解質形成結構超級電容器，有望應用于汽車外殼電池。

為了實現(xiàn)上述目的，本公開第一方面采用如下技術方案：一種結構超級電容器的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將WCF、ACF和WGF裁好備用，

(2)將E-51,AG-80加熱使樹脂黏度降低，二者混和均勻后加入IL、PC和LLZTO粉末，至環(huán)氧樹脂和液體電解質相完全混溶。冷卻至室溫，加入固化劑，開啟電動攪拌機進行自動攪拌。最后將混合物在真空烘箱中抽真空，除去液體中的氣泡，制成液體電解質-環(huán)氧雙相結構電解質。

(3)將之前裁好的材料按照WCF/ACF/WGF/ACF/WCF的鋪層方式鋪疊，將混合好的雙相電解質適量涂抹在織物與織物的界面間，得到電解質-織物復合材料。

(4)將隔離膜固定在鋼板上，周圍貼上密封膠，將電解質-織物復合材料放在隔離膜上，上面附上透氣氈和隔離膜并固定好，最后用真空袋密封，留出排氣管，放在真空烘箱中抽真空并加熱固化。

(5)固化完成并冷卻至室溫后，將樣品裸露出碳纖織物的表面貼上銅導電膠帶，加熱加壓，使銅導電膠帶與電極表面緊密貼合。

本公開第二方面，提供上述結構超級電容器在汽車中的應用。