一种超级电容器浆料的制备方法及其使用超级电容器浆料制备的超级电容器技术

本发明专利技术具体涉及的是一种超级电容器浆料的制备方法及其使用超级电容器浆料制备的超级电容器，属于新能源储能器件技术领域，超级电容器浆料的制备方法包括以下步骤：将活性炭（70~95%）和导电剂（4%~20%）预先进行干粉混合搅拌，然后再逐步加入分散剂、分散溶液及其粘接剂进行分散搅拌，最终得到浆料，再经涂布、辊压、分切、卷绕、注液等工序制成超级电容器。该浆料制作方法简单，快捷，易实现连续化生产，同时所得浆料分散性较好，利用该浆料制得的极片具有较低的膜片电阻率，制得的超级电容器具有较高的能量密度，较低的直流电阻和高的功率密度。

A preparation method of super capacitor slurry and super capacitor prepared by using super capacitor slurry

The invention specifically relates to a preparation method of super capacitor slurry and a super capacitor prepared by using super capacitor slurry, which belongs to the technical field of new energy energy energy storage devices. The preparation method of super capacitor slurry includes the following steps: mixing active carbon (70-95%) and conductive agent (4% - 20%) in advance, then adding dispersant and dispersing agent step by step The solution and its adhesive are dispersed and stirred to obtain the slurry, and then the super capacitor is made by coating, rolling, cutting, winding, liquid injection and other processes. The method of making the slurry is simple, fast and easy to realize continuous production. At the same time, the slurry has good dispersion. The electrode made of the slurry has low film resistivity, and the supercapacitor made of the slurry has high energy density, low DC resistance and high power density.

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器浆料的制备方法及其使用超级电容器浆料制备的超级电容器
本专利技术属于新能源储能器件
，具体涉及的是一种超级电容器浆料的制备方法及其使用超级电容器浆料制备的超级电容器。
技术介绍
超级电容器由于具有高的功率密度，长的循环寿命，优异的低温和安全性能等优点，在电动汽车启停电源、城市公共轨道交通及其大规模光伏、风电储能领域具有巨大的应用前景。为满足不断增长的需求，从材料、工艺等方面提升超级电容器性能，制备高能量密度、高功率密度和长循环寿命的电容器产品一直是研究的热点。制浆工序是超级电容器制备工艺的最前端工序，浆料的稳定性、均一性对电容器的性能有着决定性的影响。专利(JP2-235320，JP9-306789)中提及将活性炭材料和粘接剂进行混炼或与液态润滑剂一起形成组合物，然后经压延成型制备所需电极。该方法所得混合物分散性较差，同时不便于产业化生产，传统的浆料的制备方法为：将活性材料、导电剂、粘结剂和有机胶液按照一定配比同时加入搅拌机或分散机中进行搅拌，即得极片浆料，该方法相对容易快捷，但是不能将活性材料和导电剂很好的接触，降低了导电剂的利用率，所得极片膜片电阻和电容直流电阻较大。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种超级电容器浆料的制备方法及其使用超级电容器浆料制备的超级电容器，属于电极浆料制备技术，尤其是电容复合电极浆料的制备方法可以实现导电剂和活性材料的充分接触和各组分的均匀混合分散。本专利技术通过以下技术方案予以实现。一种超级电容器浆料的制备方法，包括以下步骤：1）活性材料和导电剂混合：将活性材料干粉和导电剂干粉加入搅拌机中，然后以5~100r/min搅拌速度搅拌5~600min；2）加入粘接剂进行捏合搅拌：向步骤1）中预混合好的物料加入粘接剂进行捏合搅拌，其中活性材料干粉、导电剂干粉以及粘接剂的重量百分比含量之比为(70%~95%):(20%~4%):(1%~10%)，活性材料干粉、导电剂干粉和粘接剂的重量百分比之和为100%；其中捏合固含量为25%~80%，固含量过低浆料呈现溶液状态，不能实现捏合工艺，固含量过高，混合物不能被浸润，也不能进行捏合，搅拌的速度为5~100r/min，捏合时间为30~600min；3）加溶剂进行稀释分散：待步骤2）结束后，搅拌罐中加入溶剂进行稀释搅拌分散，整个搅拌分散过程是在真空环境中进行，在真空条件下进行分散的主要目的就是消除气泡，避免影响物料的分散均匀性，其中搅拌速度为10~100r/min，分散速度为500~3000r/min，搅拌分散时间为10~600min，制得超级电容器浆料，其中浆料的粘度范围为3000~10000mpa.s。进一步地，所述步骤1)中活性材料为活性炭、活性炭纤维、电容炭、石墨及其它形式碳材料中的一种或几种的混合物，其中活性炭材料比表面积＞1500m2/g。进一步地，所述步骤1)中导电剂为导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、石墨导电剂中的一种或几种的混合物。进一步地，所述步骤1)中搅拌速度为20~50r/min，搅拌速度太低不利于颗粒间的混合，搅拌速度太高，搅拌效率降低，同时对于设备的损耗较大。干混时间为30~300min，干混时间太短，不利于固体颗粒间的充分混合，干混时间过长，生产效率降低很多。进一步地，所述步骤2)中活性材料干粉和导电剂干粉的重量百分比含量之比为(80%~90%):(5%~10%)，导电剂含量过高，活性材料比就会降低，不利于能量密度的提升，导电剂含量过低，电容器直流电阻升高，功率密度降低。进一步地，所述步骤2)中粘接剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠中的一种或几种。进一步地，所述步骤2)中搅拌速度为20~60r/min，速度过低不利于捏合搅拌的效率，速度过高对于设备损耗较大；捏合搅拌时间为60~300min，时间太短捏合搅拌效果太差，时间太长生产效率降低，不利于连续生产。进一步地，所述步骤3)中溶剂为水、乙醇和氮甲基吡咯烷酮中的一种或多种溶剂的混合液。进一步地，所述步骤3)中搅拌速度为20~50r/min，搅拌速度太小，颗粒不能很好的分散，影响极片性能，搅拌速度过大设备损耗太大；分散速度为1000~2000r/min，,分散速度太低，分散效果太差，颗粒发生团聚，影响极片性能，分散速度太高，对设备要求太高，同时过高的分散速度可能使粘接剂结构破坏；分散时间为60~400min，时间太短，分散效果太差，影响极片性能进而影响电容器产品性能，时间太长影响生产效率，不利于产业化生产。一种使用超级电容器浆料制备的超级电容器，其特征在于：将制得的超级电容器浆料经涂布、辊压、分条、卷绕和注液工序制得超级电容器，其中涂布所用集流体为涂碳铝箔，电容器所注电解液溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯，乙腈中的一种或几种；所述电解液中的溶质为高氯酸钠、六氟磷酸钠、三氟甲基磺酸钠、二(三氟甲基磺酰)亚胺钠、双草酸硼酸钠、六氟砷酸钠、四甘醇二甲基醚、四乙基四氟硼酸铵或螺环季铵盐中的至少一种。本专利技术采用将活性炭和导电剂预混合，然后和粘接剂进行捏合搅拌，最终加溶剂高速搅拌分散具有如下有益效果：1、可以实现活性材料和导电剂良好的接触，提升极片的膜片电阻率，进而提升电容的功率密度；2、所得浆料具有较高的固含量，可以实现高面密度涂布，解决传统搅拌工艺固含量低，涂布面密度低的问题，进而在提升功率密度同时提升电容的能量密度；3、工艺操作简单，易实现标准化、稳定化生产，搅拌完毕的浆料可以直接接入涂布设备进行后续加工，而无需再进一步处理，大大提升生产效率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。以下实施例中，除有特别说明外所有比例均为重量比。实施例11）将活性炭和导电剂按照80:10比例先混合，然后加入搅拌机，以20r/min搅拌60min，本实施例1中所用活性炭为YP-80F，所用导电剂为导电炭黑，所用活性炭比表面积＞1500m2/g；2）步骤1）结束后，向搅拌罐中加入粘接剂的溶液进行捏合，其中活性炭：导电剂：粘接剂比例为80:10:10，加入后按照30r/min转速进行捏合搅拌，其中捏合搅拌时间为240min，本实施例1中所用粘接剂为SBR乳液；3）待步骤2）结束后加入去离子水进行搅拌分散，其中搅拌速度为50r/min，分散速度为3000r/min，搅拌分散时间为300min；此外，本步骤3）整个搅拌分散过程是在真空下进行，以上浆料搅拌结束后测试粘度和固含量。然后经涂布，辊压制得使用该浆料的超级电容器极片，将所得极片进行电阻率的测试，后经分条，卷绕，注液和封口等工序，制得使用该浆料的超级电容器。其中将所得电容器进行容量，直流电阻等性能的测试，其中测试电流密度为1A/g。实施例21）将活性炭和导电剂按照75:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n1）、活性材料和导电剂混合：将活性材料干粉和导电剂干粉加入搅拌机中，然后以5~100r/min搅拌速度搅拌5~600min；/n2）、加入粘接剂进行捏合搅拌：向步骤1）中预混合好的物料加入粘接剂进行捏合搅拌，其中活性材料干粉、导电剂干粉以及粘接剂的重量百分比含量之比为(70%~95%):(20%~4%):(1%~10%)，活性材料干粉、导电剂干粉和粘接剂的重量百分比之和为100%；其中捏合固含量为25%~80%，搅拌的速度为5~100r/min，捏合时间为30~600min；/n3）、加溶剂进行稀释分散：待步骤2）结束后，搅拌罐中加入溶剂进行稀释搅拌分散，其中搅拌速度为10~100r/min，分散速度为 500~3000 r/min，搅拌分散时间为10~600min，制得超级电容器浆料，其中浆料的粘度范围为3000~10000mpa.s。/n

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）、活性材料和导电剂混合：将活性材料干粉和导电剂干粉加入搅拌机中，然后以5~100r/min搅拌速度搅拌5~600min；
2）、加入粘接剂进行捏合搅拌：向步骤1）中预混合好的物料加入粘接剂进行捏合搅拌，其中活性材料干粉、导电剂干粉以及粘接剂的重量百分比含量之比为(70%~95%):(20%~4%):(1%~10%)，活性材料干粉、导电剂干粉和粘接剂的重量百分比之和为100%；其中捏合固含量为25%~80%，搅拌的速度为5~100r/min，捏合时间为30~600min；
3）、加溶剂进行稀释分散：待步骤2）结束后，搅拌罐中加入溶剂进行稀释搅拌分散，其中搅拌速度为10~100r/min，分散速度为500~3000r/min，搅拌分散时间为10~600min，制得超级电容器浆料，其中浆料的粘度范围为3000~10000mpa.s。


2.如权利要求1所述的一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中活性材料为活性炭、活性炭纤维、电容炭、石墨及其它形式碳材料中的一种或几种的混合物，其中活性炭材料比表面积＞1500m2/g。


3.如权利要求1所述的一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中导电剂为导电炭黑、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯、碳纤维、石墨导电剂中的一种或几种的混合物。


4.如权利要求1所述的一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中搅拌速度为20~50r/min，干混时间为30~300min。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈成猛，王振兵，苏方远，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14