[發明專利]一種碳基超級電容器的制備工藝

有效

• 申請號: 202011284222.2
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112509821B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 白瑀;萬琳昊;韓超群;李鵬飛
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: H01G11/84
• 分類號: H01G11/84;H01G11/34;H01G11/52;H01G11/86
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李鳳鳴

本發明涉及電容器制備技術領域，具體涉及一種碳基超級電容器的制備工藝。針對現有技術存在的電極片質量大和影響使用壽命的不足。本發明采用的制備工藝通過碳和二氧化錳構成的復合材料，依次經過集流體預處理、制漿、混料、涂覆、干燥、裁片得到超級電容器，包括電極片的制備和電極材料的制備，所述電極片和電極材料制備完成后，準備隔膜、電池殼等材料，按常規的工藝組裝制得電容器。

技術領域

本發明涉及電容器制備技術領域，具體涉及一種碳基超級電容器的制備工藝。

背景技術

超級電容器作為新型儲能元件，由于循環壽命長、可逆性良好、能量密度和功率密度高等的優點，能有效彌補傳統電容器與電池之間的空白，一經問世便受到廣泛關注。鑒于其諸多性能優勢，超級電容器可廣泛應用于汽車工業、航空航天、信息技術、電子工業、國防科技等多個領域，屬低碳經濟核心產品。

電極材料是決定超級電容器性能的關鍵因素。多孔碳材料具有價格低廉、電化學穩定性好、比表面積和孔容量大等優點,是超級電容器的首選電極材料

目前的碳基超級電容器多為雙層電容器，由集流體、電極材料、電解液槽和隔膜組成。該碳基超級電容器存在的問題是：1、由于電極材料都需要金屬集流體來涂覆電極材料，因此需要使用粘接劑和分散劑將電極材料粘附在集流體上，這使得電極片質量大大增加；2、由于集流體的成分的是銅或者鋁，因此集流體因會在電解液中持續腐蝕而不斷降低超級電容器的性能，同時因粘接劑等的存在，超級電容器的循環壽命與性能使用過程中會明顯降低。

發明內容

針對現有技術存在的電極片質量大和影響使用壽命的不足，本發明提供了一種碳基超級電容器的制備工藝。

本發明是通過以下技術方案實現的：一種碳基超級電容器的制備工藝，通過碳和二氧化錳構成的復合材料，依次經過集流體預處理、制漿、混料、涂覆、干燥、裁片得到超級電容器，包括電極片的制備和電極材料的制備：

所述電極片的制備，包括如下步驟：

1)腐蝕鋁箔集流體的預處理。

2)制漿：將粘接劑、導電劑、NMP三者按為7：3：1質量比混合，組成制漿材料。

3)混料：將步驟2)中制漿材料混合均勻后，用球磨工藝進行混料，使用行星球磨機研磨處理2h。

4)涂覆：用刮刀將3)研磨處理的制漿材料一次性刮涂在腐蝕鋁箔上，制得電極片基材。

5)干燥：將4)中的電極片基材靜置在真空干燥箱，預干燥溫度為50～60°，時間為10～12h，然后將電極片基材靜置在120°的高溫干燥箱，時間為10～12h。

6)裁片：使用裁片機對電極片基材裁片，制成電極片。

所述電極材料的制備，包括以下步驟：

1)利用萃取法制備二元復合物，硝酸錳溶液、純活性炭、超純水混合在一起，質量比為2:2:30，超聲處理，再在真空條件下靜置10分鐘，加入丙酮萃取，萃取后混合液洗滌一次并在60度的鼓風干燥箱中干燥，形成二氧化碳基底與二氧化錳的二元復合物AC/MnO2，

2)將上述二元復合物要在氬氣的保護下進行燒結，燒結時間為2小時，燒結溫度為400度。

3)在2)中二元復合物上加入石墨烯分散液形成三元復合物，石墨烯分散液制備方法為：將10g石墨烯混合在200ml的NMP溶液中。每次取0.5g石墨烯，混合到NMP溶液中，保持攪拌，在均質機中加入50ml的NMP溶液，緩慢加入石墨烯溶液，期間不斷升高容腔壓力至1300bar，保持30min，取出溶液，在超聲波中，超聲處理2h，將溶液進行抽濾處理，在2um的濾膜中過濾得到石墨烯分散液。最后涂敷在二元復合物上，在鼓風干燥箱中設置60度溫度進行干燥12h，得到三元復合物。

4)激光刻蝕三元復合物表面，電極材料制備完成。