一种具有Ag过渡层的超级电容器极片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有Ag过渡层的超级电容器极片，所述超级电容器极片包括基体、两层Ag过渡层和两层碳涂层，所述两层Ag过渡层分别涂覆于基体的双面，所述两层碳涂层分别涂覆于两层Ag过渡层的另一表面。本发明专利技术通过磁控溅射的方式进行集流体的改性，通过增加Ag过渡层，使碳涂层与集流体的接触内阻大为降低，从而实现整体内阻的降低，并且在循环后依然保持较低内阻，大为延长超级电容器产品的寿命。

A kind of super capacitor with Ag transition layer and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种具有Ag过渡层的超级电容器极片及其制备方法
本专利技术涉及一种具有Ag过渡层的超级电容器极片及其制备方法，属于超级电容器极片

技术介绍
超级电容器作为电容器家族的新贵，以其独特性能受到广大学者的青睐，它是一种功率密度和能量密度介于二次电池和普通电容器之间的致密能源，凭借其双电层结构，具有容量大、可大电流快速充放电以及循环寿命长等优势，有望成为性能高效、安全卓越的下一代储能装置。从所具有电容的数量级方面来说，超级电容器提供的电容能够达到法拉级别以上，实现了电容量由传统电容器的微法拉级别向法拉级别的一次质的飞跃，这是能源技术史上具有里程碑意义的革命性重大创举。随着超级电容器的发展，它能够提供各项应用所要求的诸如高电压、高功率以及高可靠性等良好的性能指标，因而在电力系统、电动车、可携带设备甚至是军事等诸多领域都有着广泛的应用。超级电容器已广泛应用在汽车电子领域、智能工控领域、智能家居领域、5G基站领域乃至军事中的电磁炮领域等。针对上述领域的应用，超级电容器均以备用电源或启动电源的角色存在，要求超级电容器具有较长的使用寿命，较大的放电电流以及极端温度环境下仍能发挥性能。针对上述要求，对超级电容器提出了一个关键指标技术，即较低的内阻。内阻直接影响到超级电容器的使用寿命、承载的最大电流等。而目前国内的超级电容器制备技术，关键核心技术在于极片的制备，主要是通过湿法涂布实现的，极片的制备技术水平，直接决定了超级电容器的内阻是否足够低。目前超级电容器的初始内阻水平与循环使用后的内阻水平，会因集流体与涂层的接触电阻变大而发生成倍(上涨率达250％)的增长，极大地影响到超级电容器的使用寿命以及其电性能。传统方法改善内阻，一般是通过配方调整以及对辊压收缩率进行调整。若通过配方进行调整，会影响容量性能，使其储存的能量更少；若通过辊压收缩率进行调整，则会影响生产效率，因为需要进行多次(3次以上)辊压才能是内阻降低。而且，并不能改善在循环使用后内阻剧烈增加的问题。因此，需提供一种方法，解决超级电容器循环使用后，内阻增长过高的问题，以使超级电容器在循环使用后，依然保持较低的内阻及较好的电性能继续工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有Ag过渡层的超级电容器极片及其制备方法，采用本专利技术超级电容器极片的超级电容器在循环使用后，依然保持较低的内阻及较好的电性能继续工作。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种具有Ag过渡层的超级电容器极片，所述超级电容器极片包括基体、两层Ag过渡层和两层碳涂层，所述两层Ag过渡层分别涂覆于基体的双面，所述两层碳涂层分别涂覆于两层Ag过渡层的另一表面。作为本专利技术所述超级电容器极片的优选实施方式，所述Ag过渡层的厚度为100～200nm。作为本专利技术所述超级电容器极片的优选实施方式，所述碳涂层的厚度为120～220nm。作为本专利技术所述超级电容器极片的优选实施方式，所述基体的厚度为18～22μm。作为本专利技术所述超级电容器极片的优选实施方式，所述基体为铝箔集流体或铜箔集流体。第二方面，本专利技术提供了上述具有Ag过渡层的超级电容器极片的制备方法，包括以下步骤：(1)采用磁控溅射的方法，用氩气原子轰击Ag靶材，在基体的两侧表面分别形成Ag过渡层，得到改性后的基体；(2)将碳浆均匀涂覆于步骤(1)得到的改性后的基体的两侧，即得具有Ag过渡层的超级电容器极片。本专利技术首创采用磁控溅射与涂布工艺相结合的方式，通过磁控溅射的方式，用Ar气原子轰击Ag靶材，在超级电容器极片的基体上进行改性，通过溅射一层Ag过渡层；随后使用此改性后的基体进行涂布，将碳浆均匀涂覆在其上，并通过后续的烘烤、辊压、卷绕及封装，制备成超级电容器单体，实现超级电容器初始内阻与循环后内阻均处于较低的水平，以满足使用。本专利技术使极片制备过程中的碳涂层与基体的接触内阻大为降低，从而实现整体内阻的降低，并且在循环后依然保持较低的接触电阻，从而使得循环上万次后，超级电容器依然保持较低的内阻及较好的电性能继续工作，大为延长超级电容器产品的寿命。作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，Ag靶材的纯度为5N，直径为60mm，厚度为3mm。作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，磁控溅射过程中，背底真空为6.0～7.0×10-4Pa，腔压为0.4～0.6Pa，氩气流量为30sccm，靶基距为5～7cm，溅射功率为60～70W，溅射时间为5min。作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，碳浆的制备方法为将活性炭、炭黑、羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶混合，经行星搅拌均匀分散后，得到碳浆。活性炭、炭黑、羧甲基纤维素钠与丁苯橡胶的质量比为85:9:2:4。第三方面，本专利技术提供了一种超级电容器，所述超级电容器包括上述具有Ag过渡层的超级电容器极片。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过磁控溅射的方式进行基体的改性，通过增加Ag过渡层，使碳涂层与基体的接触内阻大为降低，从而实现整体内阻的降低，并且在循环后依然保持较低内阻，大为延长超级电容器产品的寿命。附图说明图1为本专利技术具有Ag过渡层的超级电容器极片的结构示意图。图2为实施例1得到的充放电曲线图。图3为实施例1得到的循环性能曲线图。图4为实施例1得到的初始内阻与循环后的内阻对比图。图5为实施例2得到的充放电曲线图。图6为实施例2得到的循环性能曲线图。图7为实施例2得到的初始内阻与循环后的内阻对比图。图8为实施例3得到的充放电曲线图。图9为实施例3得到的循环性能曲线图。图10为实施例3得到的初始内阻与循环后的内阻对比图。具体实施方式为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种具有Ag过渡层的超级电容器极片，所述超级电容器极片包括基体、两层Ag过渡层和两层碳涂层，所述两层Ag过渡层分别涂覆于基体的双面，所述两层碳涂层分别涂覆于两层Ag过渡层的另一表面；所述Ag过渡层的厚度为100nm，所述碳涂层的厚度为120nm，所述基体的厚度为18μm，所述基体为腐蚀铝箔集流体。本实施例的具有Ag过渡层的超级电容器极片的结构示意图如图1所示。本实施例具有Ag过渡层的超级电容器极片的制备方法，包括以下步骤：(1)采用磁控溅射的方法，用氩气原子轰击Ag靶材，在基体的两侧表面分别形成Ag过渡层，得到改性后的基体；Ag靶材的纯度为5N，直径为60mm，厚度为3mm，磁控溅射过程中，背底真空为6.0～7.0×10-4Pa，腔压为0.4～0.6Pa，氩气流量为30sccm，靶基距为5cm，溅射功率为60W，溅射时间为5min；(2)将碳浆均匀涂覆于步骤(1)得到的改性后的基体的两侧，即得具有Ag过渡层的超级电容器极片；碳浆为活性炭、炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有Ag过渡层的超级电容器极片，其特征在于，所述超级电容器极片包括基体、两层Ag过渡层和两层碳涂层，所述两层Ag过渡层分别涂覆于基体的双面，所述两层碳涂层分别涂覆于两层Ag过渡层的另一表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有Ag过渡层的超级电容器极片，其特征在于，所述超级电容器极片包括基体、两层Ag过渡层和两层碳涂层，所述两层Ag过渡层分别涂覆于基体的双面，所述两层碳涂层分别涂覆于两层Ag过渡层的另一表面。


2.如权利要求1所述的超级电容器极片，其特征在于，所述Ag过渡层的厚度为100～200nm。


3.如权利要求1所述的超级电容器极片，其特征在于，所述碳涂层的厚度为120～220nm。


4.如权利要求1所述的超级电容器极片，其特征在于，所述基体的厚度为18～22μm。


5.如权利要求1所述的超级电容器极片，其特征在于，所述基体为铝箔集流体或铜箔集流体。


6.如权利要求1～5所述的具有Ag过渡层的超级电容器极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用磁控溅射的方法，用氩气原子轰击Ag靶材，在基体的两侧表面分别形...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝海玲，胡永清，朱归胜，沓世我，农剑，陈伟冬，陈春辉，
申请(专利权)人：广东风华高新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44