电极片及其制备方法、超级电容器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电极片及其制备方法，制备方法包括如下步骤：在光箔的一个表面涂覆导电浆料，干燥后辊压压接形成导电涂层，导电浆料为金属粉末、碳材料粉末、分散剂、粘结树脂和第一溶剂混合形成；在还原性气体氛围或保护气体氛围下，对形成有导电涂层的光箔进行高温碳化处理，导电涂层碳化形成覆碳导电层；以及在覆碳导电层上涂覆活性浆料，干燥后辊压压接得到电极片。这种电极片制备方法，通过粘结树脂在高温处理下碳化，导电涂层转化形成覆碳导电层，覆碳导电层通过碳键-金属与光箔结合因而结合强度较高，活性层通过覆碳导电层与光箔紧密的结合在一起。本发明专利技术还公开了上述电极片的超级电容器及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电极片及其制备方法，制备方法包括如下步骤：在光箔的一个表面涂覆导电浆料，干燥后辊压压接形成导电涂层，导电浆料为金属粉末、碳材料粉末、分散剂、粘结树脂和第一溶剂混合形成；在还原性气体氛围或保护气体氛围下，对形成有导电涂层的光箔进行高温碳化处理，导电涂层碳化形成覆碳导电层；以及在覆碳导电层上涂覆活性浆料，干燥后辊压压接得到电极片。这种电极片制备方法，通过粘结树脂在高温处理下碳化，导电涂层转化形成覆碳导电层，覆碳导电层通过碳键-金属与光箔结合因而结合强度较高，活性层通过覆碳导电层与光箔紧密的结合在一起。本专利技术还公开了上述电极片的超级电容器及其制备方法。【专利说明】
本专利技术涉及储能器件领域，特别是涉及一种电极片及其制备方法、采用该电极片 的超级电容器及其制备方法。
技术介绍
超级电容器是近些年来发展起来的介于传统静电电容器和化学电源之间的、基于 电极/溶液界面电化学过程的特中储能元件。其应用领域涵盖小到智能仪表、电动工具、相 机闪光灯、路灯等，大到风力发电站、电动汽车、电力机车、电脉冲技术设备、高压开关的分 合闸操作电源等等，而且其应用领域还在继续扩展，具有不可估量的市场容量。 超级电容器由正极、负极、电解液、隔膜、集流体和封装外壳组成，其中的电极片是 重要组成部件。超级电容器电极片的制造工艺有两种，一种是涂布式，另一种是膜片式。正 /负电极由正/负电极活性材料和正/负电极集流体组成，正/负电极活性材料包括通过将 非多孔碳材料和多孔碳材料混合而获得的材料。集流体一般选用耐化学和电化学腐蚀的高 纯铝箔、不锈钢网、腐蚀铝箔和镍等材料。 涂布式的具体方法：将电极材料制成浆料，涂布在高纯铝箔或者腐蚀铝箔等集流 体上，烘干制成电极片。但由于这种方法的极片与集流体间粘结强度小，在后续的辊压、卷 绕等工艺过程中，电极活性材料层出现掉粉的现象，将电极进一步加工制成超级电容器后， 产品在大电流高频率充放电过程中，涂层会与集流体逐渐分离剥落，使超级电容器产品内 阻逐渐增加，性能下降。为此，通常在活性物质层中加入较多的粘结剂以提高涂层与集流体 的结合力。但是，随着粘结剂用量的增加，超级电容器的能量密度减小。 膜片式的具体方法：将电极材料混合粉末经过辊压，由半固态成型为固态，以形成 膜片。使用时将膜片压到金属网上或者用导电胶粘到金属箔上，制成极片。目前粘结剂主 要采用聚四氟乙烯（PTFE)，PTFE具有高膨胀系数，在高分子电解液中会出现溶胀现象，从 而引起电极材料与集流体之间的密接性下降的问题。在高低温充放电过程中，发生电极材 料从集流体表面剥离的情况，导致超级电容器的性能稳定性下降、内阻增大、漏电流变大等 问题。 于2013年11月27日申请公开的中国专利CN103413693A公开了一种本专利技术公开 了 一种超级电容器的制造方法，其中，为了提高腐蚀铝箔与电极浆料之间的粘结力，采用先 在腐蚀铝箔上涂覆一层导电性粘结剂，再在导电性粘结剂上涂覆电极浆料的方法，使得电 极浆料能够稳定的黏贴在腐蚀铝箔上，从而制得的电极可以承受150t至200t的压力的压 制而不会产生电极浆料层脱落、变形的问题，电极浆料层密度可达到〇. 65至0. 70之间。该 专利技术中，导电粘结剂层的制备：将石墨烯、导电炭黑、羧甲基纤维素和水混合均匀，涂覆在铝 箔上，高温烘干形成1 μ m至10 μ m的导电粘结剂层。但是，并未提及高温干燥的温度和时 间、石墨烯的成本较高。这种方法虽可达到将导电粘结剂层附着于铝箔等集流体表面的效 果，但是其附着的方法是将导电浆料涂布在铝箔表面，烘干形成导电粘结剂层，仅以粘结剂 或溶剂粘结的方式，不仅使构成导电粘结剂层的石墨烯、导电炭黑等物质本身易脱落，从而 与第二层电极材料层的结合力不牢固，易发生电极材料层从导电粘结剂层表面脱落，影响 超级电容器的性能。 于2014年04月09日授权公开的中国专利CN102543481B公开了一种超级电容器 的制作方法，其中，为了解决集流体与电极片间粘结强度小及电极片内部粘结强度小等问 题，通过将金属集流体表面粗糙化处理，将活性材料、导电材料、复合粘结剂混合均匀，压成 厚度在30?100 μ m的极片，将极片粘结在已涂覆一层导电胶的集流体表面，形成带状电 极。其中，作为集流体的原料是纯度至少为99. 9wt %，铜含量在0. 005wt %以下的金属铝或 铝合金。该工艺过程中，在活性物质层和集流体之间引入的一层导电胶层并未提及具体物 质和处理工艺。通常，采用的是类似EB-012的产品，主要由石墨、碳粉、水性树脂和溶剂等 组成，其电导率偏低、粘接的力学性能较差。由于复合粘结剂容易固化，这种电极片仍然存 在涂层与集流体之间附着力不强的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种附着力较强的电极片及其制备方法。 此外，还有必要提供一种使用该电极片的超级电容器及其制备方法。 一种电极片的制备方法，包括如下步骤： 在光箔的一个表面涂覆导电浆料，干燥后形成导电浆料层，接着辊压压接形成导 电涂层，其中，所述导电浆料为金属粉末、碳材料粉末、分散剂、粘结树脂和第一溶剂混合形 成，所述导电浆料的固含量为10%?30% ; 在还原性气体氛围或保护气体氛围下，对形成有导电涂层的所述光箔进行高温碳 化处理，所述导电涂层碳化形成覆碳导电层；以及 在所述覆碳导电层上涂覆活性浆料，干燥后辊压压接形成活性层，得到所述电极 片，其中，所述活性浆料为活性材料、导电剂、粘结剂和第二溶剂混合形成，所述活性浆料的 固含量为10%?30%。 在一个实施例中，所述导电浆料中，所述金属粉末、所述碳材料粉末、所述分散剂 和所述粘结树脂的质量比为20?35 :20?35 :5?25 :6?25。 在一个实施例中，所述金属粉末的粒径为30nm?200 μ m，所述金属粉末的材料选 自铝、镍、银、钛、锰、镁、钾及其氧化物和氢氧化物中的至少一种； 所述碳材料粉末选自石墨烯粉末、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑、活性炭粉 末和石墨粉末中的至少一种； 所述分散剂选自BYK190、BYK182和BYK162中的至少一种； 所述粘结树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯腈树脂、丁醛树脂、丙烯酸酯和聚氨 酯中的至少一种。 在一个实施例中，所述导电楽料层的厚度为0. 5 μ m?50 μ m，所述覆碳导电层的 厚度为〇· 〇1 l·! m?3 μ m。 在一个实施例中，对形成有导电涂层的所述光箔进行高温碳化处理的操作中，所 述高温碳化处理的温度为300°C?600°C，所述高温碳化处理的时间为6h?24h。 在一个实施例中，所述活性浆料中，所述活性材料、所述导电剂和所述粘结剂的质 量比为80?94 :10?2 :10?4 ; 所述活性层的厚度为50 μ m?200 μ m ; 所述活性材料选自活性炭、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、金属氧化物、聚苯胺和聚吡 咯中的至少一种； 所述导电剂为乙炔黑、导电炭黑或石墨粉，所述导电剂的粒径为0. Ιμ--?3μ--; 所述粘结剂为LA132、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素或聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在光箔的一个表面涂覆导电浆料，干燥后形成导电浆料层，接着辊压压接形成导电涂层，其中，所述导电浆料为金属粉末、碳材料粉末、分散剂、粘结树脂和第一溶剂混合形成，所述导电浆料的固含量为10％～30％；在还原性气体氛围或保护气体氛围下，对形成有导电涂层的所述光箔进行高温碳化处理，所述导电涂层碳化形成覆碳导电层；以及在所述覆碳导电层上涂覆活性浆料，干燥后辊压压接形成活性层，得到所述电极片，其中，所述活性浆料为活性材料、导电剂、粘结剂和第二溶剂混合形成，所述活性浆料的固含量为10％～30％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇澄，袁美蓉，徐永进，韦达鸿，
申请(专利权)人：万裕三信电子东莞有限公司，深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44