一种超级电容器隔膜制造技术

技术编号:20567794 阅读:36 留言:0更新日期:2019-03-14 10:02
本发明专利技术涉及一种超级电容器隔膜,包括隔膜基层,所述隔膜基层的两侧分别设置有第一、第二散热层,所述第一、第二散热层是分别涂覆后固结在隔膜基层上。上述的第一、第二散热层能够有效实现对电容器内产生的热量均匀分布和散发,从而提高超级电容器的使用寿命。更好的方法是由二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液和聚苯乙烯乳液,二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积制成溶液涂覆并固结在隔膜基层上。这样的涂层是超亲水‑超疏水混合表面,相对于普通单一疏水表面或者亲水表面,具有更好的池沸腾传热性能。

A Supercapacitor Diaphragm

The present invention relates to a supercapacitor diaphragm, which comprises a diaphragm base. The two sides of the diaphragm base are respectively provided with first and second heat dissipation layers, which are respectively coated and consolidated on the diaphragm base. The first and second heat dissipation layers mentioned above can effectively realize the uniform distribution and distribution of heat generated in the capacitor, thereby improving the service life of the supercapacitor. The better method is to be coated with silica sol, graphene oxide dispersion and polystyrene emulsion, silica sol and graphene oxide dispersions and so on to be coated and consolidated on the diaphragm base. The coating is super hydrophilic and super hydrophobic mixed surface, which has better pool boiling heat transfer performance than the common single hydrophobic surface or hydrophilic surface.

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器隔膜
本专利技术涉及电容
,尤其涉及一种超级电容器隔膜。
技术介绍
超级电容器是一种新型的能快速充/放电的绿色储能装置。它具有传统电解电容器和电池的双重功能,其功率密度远高于电池,且比电池充放电速度快很多;能量密度远高于传统的电解电容器。与传统电解电容器和电池相比较,超级电容器具有体积小,能量密度大,充放电速度快,循环寿命长,放电功率高,工作温度范围宽-40℃~85℃,可靠性好及成本低廉等优点。因此,超级电容器正已成为一种新型、高效、实用、绿色环保的快速充放电储能器件。在能源、汽车、医疗卫生、电子、军事等领域都有十分广泛的应用前景。由于电器器件对超级电容器的功率性能要求越来越高,需要超级电容器长时间的大电流充放电,这样超级电容器内部会产生较多热量。由于超级电容器由外壳、电解液以及正负极极片和隔膜卷绕成的卷芯构成,内部结构紧凑,剩余空间狭小,产生的热量如不及时散掉或者热量在超级电容器内分布不均都将会降低超级电容器的使用寿命,尤其是分布不均而造成局部过热导致的老火、破坏往往对电容器就有更大的负面影响。现在,散热单元与外界的接触面积大小是影响其散热性能的重要因素,因此,在不改变设备原有结构的情况下,一般会追求散热单元的面积越大越好。但一般高热传导率的材料表面都是平滑疏水状态,与外界接触面积小;同时,现在的电子产品、机械设备都逐渐往轻薄短小化设计,传统过大的传热材料已不再适用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服现有技术中存在的不足,提供一种超级电容器隔膜,能够有效解决热量分布不均和散热问题。为实现上述专利技术目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种超级电容器隔膜,包括隔膜基层,所述隔膜基层的两侧分别设置有第一、第二散热层,所述第一、第二散热层是分别附着后固结在隔膜基层上,且第一、第二散热层相互之间不连接或接触。优选的,所述第一、第二散热层的加工方法是:按溶液体积份数,由13~30%的二氧化硅溶胶、13~30%的氧化石墨烯分散液、40~75%的聚苯乙烯乳液组成涂料,且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积;然后将隔膜基层浸入所述涂料中,8~10min后取出,取出时间≤10s,在室温下干燥;重复上述操作3次,干燥后在300℃下进行热处理,即得导热涂层;其中,所述二氧化硅溶胶的制备方法为:将正硅酸己酯加入无水乙醇中,搅拌均匀,加入浓氨水,45℃下搅拌12h,再加入乙烯基三乙氧基硅烷,即得二氧化硅溶胶;其中,按体积份数,正硅酸己酯:无水乙醇:浓氨水:A-151=10:50~120:2~5:1;所述氧化石墨烯分散液的制备方法为:按重量,将1份氧化石墨烯加入20~30份去离子水中,功率60W超声处理3h,即得氧化石墨烯分散液;所述聚苯乙烯乳液的制备方法为:将苯乙烯单体加入去离子水中,再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚,充分搅拌形成乳液,所得乳液在70℃下通入氮气,再加入浓度为3%的过硫酸铵水溶液,聚合反应7h,得到聚苯乙烯乳液;其中,按重量份数,苯乙烯单体:去离子水:Tween80:过硫酸铵水溶液=1:3~7:0.05~0.10:0.1~0.3。优选的,按溶液体积份数,由22%的二氧化硅溶胶、56%的氧化石墨烯分散液、22%的聚苯乙烯乳液组成。优选的,浸没时间为10min。本专利技术具有以下有益效果:1、石墨烯的导热系数高,比表面积大,能显著提升涂料的导热性能,被广泛的应用于各种涂料中,但石墨烯极易团聚,破坏了材料分散的均匀性,导致涂料的综合导热性能降低。本专利技术将二氧化硅溶胶和氧化石墨烯分散液一起加入聚苯乙烯乳液,一部分的二氧化硅和氧化石墨烯通过静电作用力吸附到聚苯乙烯乳胶粒表面;另一部分则分散在乳液的水相中;并最终通过浸渍提拉法,形成氧化石墨烯和二氧化硅都分布均匀的表面结构,极利于导热通路的形成。2、提高涂料的导热系数并不能完全提高其导热性能,还需要提高涂料与界面之间的导热性能才能更快地将热量传递出去。通过热处理分解有机组分(聚苯乙烯),涂层表面呈现多孔蜂窝状,相比于平滑的表面具有更大的比表面积,更利于热量的传递。3、本专利技术制备的涂层表面不同于常规的单一疏水结构表面,而是呈现亲水-疏水混合表面,并且通过蜂窝表面结构,达到了超亲水-超疏水混合表面的效果。适应各种电解液体系。又由于隔膜基层是绝缘材质,所以石墨烯材料在隔膜基层表面并不会影响电容器内的化学反应体系。4、与现有技术相比,本专利技术具备的技术效果为:上述的第一、第二散热层能够有效实现对电容器内产生的热量的更均匀分布和通过隔膜的连接位置快速散发,从而避免电容内部过热并提高超级电容器的使用寿命。附图说明图1是超级电容器隔膜的结构示意图;图2为本专利技术涂层形成前后结构示意图;图3为石墨烯/氧化铁涂层形成示意图;图4为石墨烯涂层形成示意图。具体实施方式如图1所示的,一种超级电容器隔膜,其特征在于:包括隔膜基层10,上述的隔膜基层10的厚度约为0.5μm;可专门采购;所述隔膜基层10的两侧分别设置有第一、第二散热层20、30,所述第一、第二散热层20、30是分别附着后固结在隔膜基层10上,且第一、第二散热层20、30相互之间不连接或接触。所述第一、第二散热层20、30的加工方法是:将二氧化硅溶胶、氧化石墨烯分散液、聚苯乙烯乳液混合形成涂料胶体,将待散热的载体(如散热器)浸入涂料胶体溶液中,8~10min后取出,取出时间≤10s,以保证载体上涂层的均匀性,在室温下干燥;重复上述操作3次,干燥后在300℃下进行热处理,即得具有亲疏水性混合蜂窝状导热涂层;其中,按溶液体积份数比,二氧化硅溶胶:聚苯乙烯乳液:氧化石墨烯分散液=13~30%:40~75%:13~30%;且二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积。其中,制备二氧化硅溶胶:将正硅酸己酯加入无水乙醇中,搅拌均匀后再加入浓氨水,45℃下搅拌12h,再加入乙烯基三乙氧基硅烷(A-151),即得具有疏水性能的二氧化硅溶胶;其中,按体积份数,正硅酸己酯:无水乙醇:浓氨水:A-151=10:50~120:2~5:1。制备氧化石墨烯分散液:将由Hummers法制备的氧化石墨烯加入到去离子水中,超声处理3h(功率60W),即得氧化石墨烯分散液;其中,按重量份数,氧化石墨烯:去离子水=1:20~30。制备聚苯乙烯乳液:将苯乙烯单体加入去离子水中,再加入失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80),充分搅拌形成乳液,所得乳液在70℃下通入氮气,再加入浓度为3%的过硫酸铵水溶液,聚合反应7h,得到聚苯乙烯乳液;其中,按重量份数,苯乙烯单体:去离子水:Tween80:过硫酸铵水溶液=1:3~7:0.05~0.10:0.1~0.3。如图2所示,图2左图示意为:聚苯乙烯形成气泡,帮助二氧化硅与氧化石墨烯形成蜂窝状结构;图2右图示意为:经300℃热处理后,聚苯乙烯分解,留下蜂窝状涂层结构,为后续帮助载体导热散热做准备。下面结合具体实施例对本专利技术进一步阐释。另外,使用上述范围内的技术方案制备的氧化石墨烯分散液制备导热涂料/涂层,最终导热性能相当,故未在实施例中展示制备氧化石墨烯分散液的参数。下述实施例中为方便操作,均采用氧化石墨烯:去离子水=1:25。对比例按上述方法,制备氧化石墨烯分散液,氧化石墨烯:去离子水=1:25。制备聚苯乙烯乳液,苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器隔膜,其特征在于:包括隔膜基层(10),所述隔膜基层(10)的两侧分别设置有第一、第二散热层(20、30),所述第一、第二散热层(20、30)是分别附着后固结在隔膜基层(10)上,且第一、第二散热层(20、30)相互之间不连接或接触。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器隔膜,其特征在于:包括隔膜基层(10),所述隔膜基层(10)的两侧分别设置有第一、第二散热层(20、30),所述第一、第二散热层(20、30)是分别附着后固结在隔膜基层(10)上,且第一、第二散热层(20、30)相互之间不连接或接触。2.根据权利要求1所述的超级电容器隔膜,其特征在于:所述第一、第二散热层(20、30)的加工方法是:按溶液体积份数,由13~30%的二氧化硅溶胶、13~30%的氧化石墨烯分散液、40~75%的聚苯乙烯乳液组成涂料,且所述二氧化硅溶胶与氧化石墨烯分散液等体积;然后将隔膜基层(10)浸入所述涂料中,8~10min后取出,取出时间≤10s,在室温下干燥;重复上述操作3次,干燥后在300℃下进行热处理,即得导热涂层;其中,所述二氧化硅溶胶的制备方法为:将正硅酸己酯加入无水乙醇中,搅拌均匀,加入浓氨水,45℃下搅拌12h,再加入乙烯基三乙...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨文耀徐勇刚刘代军任晓霞李杰严中婷李春林朱如志
申请(专利权)人:重庆文理学院
类型:发明
国别省市:重庆,50

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