一种不需金属集流体的电化学储能电极片制造技术

本发明专利技术涉及一种基于碳材料的自支撑电化学储能电极片，组分包短切碳纤维、碳纳米管、多孔活性炭、和粘合剂。将碳纤维和碳纳米管进行表面功能化处理后，与活性炭和粘合剂在乙醇中混合，得到原料，然后压片成型，干燥后得到自支撑的储能电极片，无需金属箔片集流体。短切碳纤维和碳纳米管起到增加电极片的机械强度和提高导电之作用，而多孔活性炭则是对电化学储能起主要作用。本发明专利技术提供的以碳材料为基的集流体与电极一体化的电极片，具有操作简便、性能稳定的优点，且不含金属集流体，适合水系储能器件。

An electrochemical energy storage electrode without metal collector

The invention relates to a self-supporting electrochemical energy storage electrode sheet based on a carbon material, which comprises a short cut carbon fiber, a carbon nanotube, a porous active carbon, and an adhesive. After the surface functionalization treatment of carbon fiber and carbon nanotubes, they are mixed with activated carbon and adhesive in ethanol to obtain raw materials, and then they are pressed to form, dried to obtain self-supporting energy storage electrode sheets, without the need for metal foil to collect fluid. Short cut carbon fibers and carbon nanotubes play an important role in increasing the mechanical strength and conductivity of the electrode, while porous activated carbon plays an important role in electrochemical energy storage. The electrode sheet which integrates the carbon based collecting fluid and the electrode has the advantages of simple operation and stable performance, and does not contain metal collecting fluid, and is suitable for water system energy storage devices.

【技术实现步骤摘要】
一种不需金属集流体的电化学储能电极片
多孔活性炭依靠其较高的比表面积而被用来制作超级电容器的电极。但是活性炭导电性能差，需要依附在铝箔集流体之上。本专利技术是关于一种将集流体电极一体化的方法，属于电化学储能领域。所制备的电极片既可以用于传统的超级电容器，又可以用于锌离子超级电容器或者电池。进一步在极片中的碳材料表面修饰上具有氧化还原活性的电极材料后，则可用于水系可充电电池。
技术介绍
超级电容器是近些年来兴起的一种新型储能元件，其能量密度介于电解电容器和可充电电池之间。基于多孔活性炭的超级电容器电极是依靠电解液中离子在其表面的物理吸附来储存电能，属于双电层电容。一个显著缺点是能量密度低，但具有很高的功率密度。超级电容器具有安全可靠、充放电速度快、循环寿命长、绿色环保等优点。到目前为止，超级电容器在国防、航空航天、电子产品、电力通讯等领域已经有成功应用的实例，相信以后超级电容器的应用仍会不断扩大。目前常用的卷绕式超级电容器电极一般使用铝箔作为集流体、包面涂覆多孔活性炭电极材料。涂层中还添加了炭黑导电剂和聚合物粘结剂。目前，已商业化的超级电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种不需金属集流体的电化学储能电极片，其特征在于材料的选取、和制备方法。/n1)选用长度为3mm的短切碳纤维，使用等离子清洗机对短切碳纤维进行表面等离子处理。/n2)添加多壁碳纳米管来构建电极片中的导电网络。多壁碳纳米管用浓硝酸处理，采用水热法，150℃条件下处理5h。这样碳纳米管表面具有含氧基团，具有更好的分散性。/n3)优化组分的质量比，均匀混合。按照碳纤维、碳纳米管和活性炭为1:2:2的比例分散于乙醇中，并加入10％粘结剂(PTFE乳液)，超声混合。/n4)压片。混合物经抽滤后得到滤饼，转移到70℃烘箱中烘干，得到烘干后滤饼先利用压片机压制成厚度为2mm的薄片，再使用辊压机辊压成厚度...

【技术特征摘要】
1.一种不需金属集流体的电化学储能电极片，其特征在于材料的选取、和制备方法。
1)选用长度为3mm的短切碳纤维，使用等离子清洗机对短切碳纤维进行表面等离子处理。
2)添加多壁碳纳米管来构建电极片中的导电网络。多壁碳纳米管用浓硝酸处理，采用水热法，150℃条件下处理5h。这样碳纳米管表面具有含氧基团，具有更好的分散性。
3)优化组分的质量比，均匀混合。按照碳纤维、碳纳米管和活性炭为1:2:2的比例分散于乙醇中，并加入10％粘结剂(PTFE乳液)，超声混合。
4)压片。混合物经抽滤后得到滤饼，转移到70℃烘箱中烘干，得到烘干后滤饼先利用压片机压制成厚度为2mm的薄片，再使用辊压机辊压成厚度为0.5mm致密的薄片。


2.根据权利要求1所述的一种不需金属集流体的电化学储能电极片，其技术在于使用等离子体清洗机使碳纤维表面。本方法不仅可...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金章，张宗伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11