一种双电层电容器电极片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双电层电容器电极片的制备方法，属于电化学电容器技术领域。本方法包括将导电剂和粘结剂加入到混料机中搅拌后超声分散，再转至混料机中，加入碳基活性材料搅拌及适量溶剂水，超声分散，浆料再次转至混料机中，加入粘结剂搅拌，真空脱泡，制成均匀浆料；将混得浆料涂布，烘干制得电极片；辊压烘干极片，极片预压温度60℃～100℃，压力60t～100t，定压温度110℃～200℃，压力30t～70t。该制备方法中混料工序的改进使得混料均匀，工时缩短，促进工业化生产，而热辊压方式则提高了涂布电极片的压实密度，且不破坏电极多孔性结构，极片反弹率低。

A Method for Preparing Electrode Slices of Electric Double Layer Capacitors

【技术实现步骤摘要】
一种双电层电容器电极片的制备方法
本专利技术属于电化学电容器
，涉及一种双电层电容器电极片的制备方法。
技术介绍
双电层电容器属于电化学电容器的一个分类，正负电极采用碳材料为活性材料，该活性材料具有多孔性和高比表面积。双电层电容器工作过程中，电极的表面和电解液的液面会堆积相反电荷的离子，从而产生电位差。在电解液中若同时插入两个电极，并在两电极间施加直流电压。充电时，正、负离子在电场作用力下向两极迁移，并且均吸附在电极表面，形成致密的电荷层，即所谓的双电层，此时，电荷得到存储。放电时，正、负离子脱离电极表面，重归无序状态。由此可见，双电层电容器的充放电过程与普通蓄电池通过化学反应充放电的机理不同，该电容器能量存储在静电场，属于物理储能，活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构是获得超大电容量的原因。混料是制备双电层电容器电极片的第一工艺步骤，材料包括碳基活性材料、导电剂及粘结剂，混料是否均匀则直接影响着电容器容量发挥，等效串联电阻的一致性及循环性能的稳定性。通常的混料方式很难将疏水、易团聚的导电剂分散均匀，尤其是石墨烯、碳纳米管一类的导电材料，且制备时间较长，效率不高。此外，双电层电容器活性碳多孔电极的制备还包括涂布和辊压工艺，形成成品极片。为使涂布后碳材料与导电剂颗粒及涂层与集流体接触更加紧密，增强极片的导电性和结合强度，对涂布极片进行辊压。在实际生产过程中要求辊压后的极片一致性越高越好，表现为表面平整、色泽一致、无暗斑、横向厚度、纵向厚度一致性高、厚度反弹小、褶皱少、无裂边等。通常，极片的外观目测判断即可，纵向横向厚度由千分尺测量或者辊压机配备厚度测量装置测量，也有通过计算压实密度来判断一致性。双电层电容器作为储能设备，其能储存超大电量与电极材料的微观结构有密切关系，碳材料的多孔形态结构和孔隙结构对双电层电容器的性能有非常大影响，尤其对离子扩散和传输阻力。为了提高双电层电容器的比容量，会对碳材料进行多孔性处理，或元素掺杂，或复合其他碳基材料，通过这些技术处理的碳材料均会导致材料的振实密度偏低，材料不易被压实。目前工艺多用冷轧进行辊压，主要通过控制压力进行压实，随着压力的增大，极片压实性能逐渐提高，但在冷轧辊下很难达到理想的压实效果，因为压力过大时会造成材料孔隙被破坏或堵塞以及集流体的压延变形，且经辊压机压实后回弹率高，冷轧对电极材料适应性不强。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种双电层电容器电极片的制备方法，能很好的解决现有技术中存在的问题。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种双电层电容器电极片的制备方法，包括混料、涂布及辊压过程，该方法具体包括以下步骤：S1、将重量百分比为5-8％的导电剂和1-3％的粘结剂加入到高功率混料机中搅拌，充分浸润后，转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比82～93％的碳基活性材料及适量溶剂水，充分搅拌后转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比1～7％的粘结剂，充分搅拌，真空脱泡，制成均匀浆料；S2、将步骤S1所得浆料通过立板式涂布机转移涂敷到集流体上，烘干制得电极片；S3、辊压步骤S2烘干极片；所述辊压包括预压和定压，预压温度60℃～100℃，压力60t～100t，定压温度110℃～200℃，压力30t～70t。进一步，所述碳基活性材料为高比容活性炭、石墨烯复合碳材料、石墨烯中的一种或其任意组合。进一步，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或其任意组合。进一步，所述粘结剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、丁苯橡胶乳液、丙烯腈共聚物水分散液中的一种或其任意组合。进一步，所述步骤S1超声分散时间为30～60min。进一步，在步骤S2中，具体为将步骤S1混合合格的浆料通过立板式涂布机转移涂敷到集流体上，经烘箱60℃～110℃烘干；再进行第二面涂敷，经烘箱60℃～110℃烘干，得到最终双面涂敷电极片。进一步，所述浆料涂布速率为8～10m/min。进一步，所述涂布所得极片厚度为240μm。进一步，所述集流体为15～30μm的刻蚀铝箔或光箔或涂炭铝箔。本专利技术的有益效果在于：在实际生产中电极片的制备对电容器的性能起着至关重要的作用，影响着电容器的比电容、电容器等效串联内阻的均一性、功率以及循环性性能。相较传统电极制备技术而言，本专利技术具有以下优势：1)在混料工序中，通常的混料方式很难将导电剂与碳基活性材料混合均匀，且混时较长，效率不高，本专利技术采用了高功率混料机与超声机结合的方式，将疏水、易团聚的导电剂石墨烯、碳纳米管等很好的分散开，形成均一浆料，大大缩短了混料时间，便于工业化生产；2)本专利技术的特色在于创造性的采用分段式热辊压，前段预压包括加热使粘结剂软化，进而达到极片的软化，再施加压力压实极片，较传统冷压而言，预压施加压力较小，不破坏碳极多孔性结构及使集流体的压延变形，且预压工序回弹率较冷压大大降低；定压工艺是为了进一步增强压实效果，防止极片回弹。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术制备方法涂布所得电极片的表面扫描电镜图；图2为本专利技术制备方法辊压涂布电极片的表面扫描电镜图。具体实施方式下面通过实施例并结合附图，对本专利技术作进一步说明。实施例1将重量百分比为2.5％的乙炔黑和2.5％的石墨烯、1.5％的羧甲基纤维素钠溶液加入到高功率混料机中150rpm搅拌10min，充分浸润后，转至超声分散机分散60min，充分使疏水的导电剂均匀分散到溶液中；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比90％的高比容活性炭及适量溶剂水，先低速150rpm搅拌10min，浸润后高速3300rpm搅拌180min，转至超声分散机分散60min；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比3.5％的丁苯橡胶乳液，800rpm搅拌30min，真空脱泡，转移涂布至15μm光箔铝箔上，涂布速率8m/min，烘箱双面涂布温度均为75℃，涂覆得到极片厚度240μm。实施例2将重量百分比为2.5％的科琴黑和2.5％的碳纳米管、2％的羧甲基纤维素钠溶液加入到高功率混料机中120rpm搅拌15min，充分浸润后，转至超声分散机分散30min，充分使疏水的导电剂均匀分散到溶液中；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比75％的高比容活性炭和15％的石墨烯及适量溶剂水，先低速120rpm搅拌15min，浸润后高速3300rpm搅拌180min，转至超声分散机分散60min；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比3％的丁苯橡胶乳液，800rpm搅拌30min，真空脱泡，转移涂布至18μm涂炭铝箔上，涂布速率10m/min，烘箱双面涂布温度均为80℃，涂覆得到极片厚度240μm。实施例3将重量百分比为3％的科琴黑和4％的石墨烯、1.5％的羧甲基纤维素钠和1％聚乙烯醇溶液加入到高功率混料机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双电层电容器电极片的制备方法，包括混料、涂布及辊压过程，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1、将重量百分比为5‑8％的导电剂和1‑3％的粘结剂加入到高功率混料机中搅拌，充分浸润后，转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比82～93％的碳基活性材料及适量溶剂水，充分搅拌后转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比1～7％的粘结剂，充分搅拌，真空脱泡，制成均匀浆料；S2、将步骤S1所得浆料通过立板式涂布机转移涂敷到集流体上，烘干制得电极片；S3、辊压步骤S2烘干极片；所述辊压包括预压和定压，预压温度60℃～100℃，压力60t～100t，定压温度110℃～200℃，压力30t～70t。

【技术特征摘要】
1.一种双电层电容器电极片的制备方法，包括混料、涂布及辊压过程，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1、将重量百分比为5-8％的导电剂和1-3％的粘结剂加入到高功率混料机中搅拌，充分浸润后，转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比82～93％的碳基活性材料及适量溶剂水，充分搅拌后转至超声分散机分散；关闭超声分散，浆料转至高功率混料机中，加入重量百分比1～7％的粘结剂，充分搅拌，真空脱泡，制成均匀浆料；S2、将步骤S1所得浆料通过立板式涂布机转移涂敷到集流体上，烘干制得电极片；S3、辊压步骤S2烘干极片；所述辊压包括预压和定压，预压温度60℃～100℃，压力60t～100t，定压温度110℃～200℃，压力30t～70t。2.如权利要求1所述的一种双电层电容器电极片的制备方法，其特征在于，所述碳基活性材料为高比容活性炭、石墨烯复合碳材料、石墨烯中的一种或其任意组合。3.如权利要求1所述的一种双电层电容器电极片的制备方法，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑、科琴黑、石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀霞，刘双翼，杜庆，
申请(专利权)人：重庆中科超容科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50