一种大倍率高功率电池电容负极极片及其制备方法技术

本发明专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片，包括集流体以及涂覆在集流体至少部分区域上的电极材料：其中，集流体为腐蚀铝箔片，该腐蚀铝箔片为其表面至少部分区域经过腐蚀之后得到；电极材料为将包括活性材料、导电剂、粘结剂混合均匀压制后得到，所述活性材料为石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种的混合物的复合材料。本发明专利技术方案电极电极材料物质结合性好，不易发生剥离，而延长使用寿命，并且具有较低的电位平台，使得混合电容电池的平均工作电压高于传统的双电层电容器，从而使体系的能量密度提高。

Large ratio high power battery capacitor negative pole slice and preparation method thereof

The invention discloses a high rate battery with high power capacitor anode, including collector and collector coated on at least part of the electrode material: the collector is the corrosion of aluminum foil after corrosion, the corrosion of aluminum foil after the surface of at least part of the electrode material is obtained; will include active material, conductive agent and binder mixing after pressing, the active material is a composite material or a mixture of several graphite, carbon nanotubes, coke, activated carbon, mesocarbon microbeads, hard carbon and carbon in the soft. The scheme of the invention electrode material with good, not easy to peel, and prolong the service life, and has the potential of platform is low, the average working voltage of mixed capacitor battery is higher than that of the traditional electric double layer capacitor, so as to increase the energy density of system.

【技术实现步骤摘要】
一种大倍率高功率电池电容负极极片及其制备方法
本专利技术涉及一种电池电容电极极片及其制备方法，特别是一种大倍率长寿命高功率电池电容负极极片及其制备方法。
技术介绍
目前常用储能器件主要有锂离子电池和超级电容器，锂离子电池具有高能量密度的特点，但是循环使用寿命短、功率密度低，虽然超级电容器比功率和循环寿命高，但能量密度低，因此急需开发一种兼具高功率密度和高能量密度的混合型储能器件。超级电容电池是一种兼具高能量密度与高功率密度的新型储能器件,它主要通过双电层电容与锂离子嵌/脱两种方式进行“双功能”储能，开发具有“双功能”特征的高性能负极意义重大。超级电容电池负极材料主要是炭材料，这些材料的优点是具有较高的比容量(200～400mAh/g)，低的电极电位(<l.0vs.Li+/Li)，长的循环寿命和高安全性。目前研究与应用较多的炭负板材料有石墨、焦炭、中间相炭微球、硬炭等。不同炭材料的电化学性能差异较大，商业化使用的负极材料主要是石墨。石墨的可逆充放电容量可达到350mAh/g以上，此外，石墨具有良好的充放电电平台，电压平稳。但由于石墨的结晶度高，具有高度取向的层状结构，对电解液较敏感，与溶剂相容性差；另外，石墨的大电流充放电能力低。同时，在充放电循环过程中，石墨层间距变化较大；而且还会发生锂与有机溶剂共同插入石墨层间以及有机溶剂的分解，容易造成石墨层逐步剥落、石墨颗粒发生崩裂和粉化，从而降低石墨材料的循环寿命。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种大倍率高功率电池电容负极极片及其制备方法电极电极材料物质结合性好，不易发生剥离，而延长使用寿命，并且具有较低的电位平台，使得混合电容电池的平均工作电压高于传统的双电层电容器，从而使体系的能量密度提高。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片，包括集流体以及涂覆在集流体至少部分区域上的电极材料：其中，集流体为腐蚀铝箔片，该腐蚀铝箔片为其表面至少部分区域经过腐蚀之后得到；电极材料为将包括活性材料、导电剂、粘结剂混合均匀压制后得到，活性材料为石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种的混合物的复合材料。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，电极材料为按80-93wt％负极活性材料、3-10wt％导电剂、余量的粘结剂在溶剂中混合得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，活性材料为原料经过超声分散混合法或者原位生成法得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，活性材料经过超声分散混合法制备时，其为将石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种在溶剂中进行超声混合，其液固比为8:2，混合时间为10-40min，而后经过真空干燥得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，活性材料经过超声分散混合法制备时，其为将10～90wt％石墨、小于等于15wt％碳纳米管与余量的活性炭置于超声波振荡器中进行超声混合，溶剂为无水乙醇，液固比控制为8:2，混合时间为10～40分钟，而后在真空140℃下干燥4h，即可。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，活性材料经过原位生成法制备时，其为将原料在溶剂中混合后，再加入KOH溶液并搅拌，再边加热边搅拌至成糊状后，再于气氛炉中灼烧得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的一种改进，活性材料经过原位生成法制备时，其为将原料放入坩埚，均匀混合于乙醇溶液中，得到原料混合物，将原料混合物加入到KOH溶液，充分搅拌30分钟以确保粉末已混合均匀，并与KOH溶液充分接触，然后在电炉上将其一边加热一边搅拌，直至混合物被调成糊状，再将坩埚置于气氛炉中，进行活化处理，即可；其中原料为如下情形的任一：a、0～30重量份中间相炭微球和8～12重量份沥青以为原料；b、8-12重量份蔗糖与0-6重量份中间相炭微球的均匀混合物在空气气氛中以150℃预处理脱水12h以为原料。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的制备方法，包括活性材料制备、电极材料制备、干态电极膜制备、电极片制备，其中活性材料制备为原料经过超声分散混合法或者原位生成法得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的制备方法的一种改进，活性材料经过超声分散混合法制备时，其为将石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种在溶剂中进行超声混合，其液固比为8:2，混合时间为10-40min，而后经过真空干燥得到。本专利技术公开的大倍率高功率电池电容负极极片的制备方法的一种改进，活性材料经过原位生成法制备时，其为将原料在溶剂中混合后，再加入KOH溶液并搅拌，再边加热边搅拌至成糊状后，再于气氛炉中灼烧得到。更进一步的，为了达到上述专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案：一种大倍率长寿命高功率电池电容负极极片，所述极片包括活性材料、导电剂、粘结剂、溶剂和腐蚀铝箔片，所述负极活性材料采用石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种。作为优选，所述负极活性材料选用石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种，通过超声分散混合法或者原位生成法进行复合。作为优选，在上述活性材料制备方法中，超声分散混合法制备步骤如下：将石墨、碳纳米管与活性炭按照一定比例(10～90wt％G/(G+CNT+AC))(注:(G+CNT+AC)表示石墨粉末、碳纳米管粉末与活性炭粉的混合物，其中碳纳米管的比例需小于15％)称取，置于超声波振荡器(220V，50Hz)中进行超声混合，溶剂为无水乙醇，液固比控制为8:2，混合时间为10～40分钟，而后在真空140℃下干燥4h，即得石墨/炭纳米管/活性炭复合材料。作为优选，在上述活性材料制备方法中，原位生成法制备步骤如下：原位生成法是指采用中间相炭微球(CMS)为核心材料，分别选取具有代表性的软炭前躯体煤焦油沥青与硬炭前躯体蔗糖为活性炭壳层炭源，按照最佳活性炭活化工艺原位生成了具有核/壳结构的超级电容电池用负极材料。首先将中间相炭微球(CMS)和沥青以一定质量比放入坩埚，均匀混合于乙醇溶液中，得到原料混合物。将混合物加入到KOH溶液，充分搅拌30分钟以确保粉末已混合均匀，并与KOH溶液充分接触。然后在电炉上将其一边加热一边搅拌，直至混合物被调成糊状。将坩埚置于气氛炉中，按最优活化工艺进行处理，得CMS/AC复合负极材料。其中，炭源沥青为8～12克，CMS的质量分别为0～30克。以蔗糖为炭源时，考虑到蔗糖含水高，将蔗糖与CMS的均匀混合物在空气气氛中以150℃预处理脱水12h，其余处理工艺与沥青炭源一致。其中炭源蔗糖为8～12克，CMS的质量分别为0～6克。作为优选，所述负极电极材料按80-93％负极活性材料、4-10％粘结剂、3％-10％导电剂混合，在高速分散机种进行1-3h的充分混合，将得到的混合粉末通过粉压机压制成150μm厚的连续干态电极膜。在20微米厚的腐蚀铝箔两侧涂一层4μm厚的导电胶，将上述导电胶层等宽的干态电极膜置于导电胶上，并通过热的碾压辊，所述的复合薄膜被减薄同时紧压接于腐蚀铝箔上，冲切制成负极极片。作为优选，所述导电剂为导电炭黑、石墨烯、碳纳米管或科琴黑，所述的粘结剂为含氟聚合物(如P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大倍率高功率电池电容负极极片，包括集流体以及涂覆在集流体至少部分区域上的电极材料：其中，所述集流体为腐蚀铝箔片，该腐蚀铝箔片为其表面至少部分区域经过腐蚀之后得到；所述电极材料为将包括活性材料、导电剂、粘结剂混合均匀压制后得到，所述活性材料为石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种的混合物的复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种大倍率高功率电池电容负极极片，包括集流体以及涂覆在集流体至少部分区域上的电极材料：其中，所述集流体为腐蚀铝箔片，该腐蚀铝箔片为其表面至少部分区域经过腐蚀之后得到；所述电极材料为将包括活性材料、导电剂、粘结剂混合均匀压制后得到，所述活性材料为石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种的混合物的复合材料。2.根据权利要求1所述的大倍率高功率电池电容负极极片，其特征在于：所述电极材料为按80-93wt％负极活性材料、3-10wt％导电剂、余量的粘结剂在溶剂中混合得到。3.根据权利要求1所述的大倍率高功率电池电容负极极片，其特征在于：所述活性材料为原料经过超声分散混合法或者原位生成法得到。4.根据权利要求3所述的大倍率高功率电池电容负极极片，其特征在于：所述活性材料经过超声分散混合法制备时，其为将石墨、碳纳米管、活性炭、焦炭、中间相炭微球、硬炭、软炭中的一种或几种在溶剂中进行超声混合，其液固比为8:2，混合时间为10-40min，而后经过真空干燥得到。5.根据权利要求3所述的大倍率高功率电池电容负极极片，其特征在于：所述活性材料经过超声分散混合法制备时，其为将10～90wt％石墨、小于等于15wt％碳纳米管与余量的活性炭置于超声波振荡器中进行超声混合，溶剂为无水乙醇，液固比控制为8:2，混合时间为10～40分钟，而后在真空140℃下干燥4h，即可。6.根据权利要求3所述的大倍率高功率电池电容负极极片，其特征在于：所述活性材料经过原位生成法制备时，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮殿波，吴奕环，郑超，陈雪丹，刘秋香，
申请(专利权)人：宁波中车新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33