电容极片及其制作工艺制造技术

电容极片，涉及超级电容技术领域，特别是属于一种耐压和能量密度大的电容极片及其制作工艺。导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片，其中，导电基材为腐蚀铝箔，作为承载活性物质的基体；活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成；石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）、粘接剂及N‑甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。在电容极片敷料的表面涂敷由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）及粘接剂等混合而成的绝缘层，在同等耐压电压下可以取代纤维素隔膜纸或采用较薄的隔膜纸，在同等尺寸的外壳下可放置更多的活性物质，从而达到提升层超级电容电压及能量密度的积极效果。

Capacitor electrode and its manufacturing process

【技术实现步骤摘要】
电容极片及其制作工艺
本专利技术涉及超级电容
，特别是属于一种耐压和能量密度大的电容极片及其制作工艺。
技术介绍
电池技术的发展始终是制约整个电动车行业发展的主要因素。在车辆启动、加速、爬坡等需要高功率输出时,现有的各类传统电池都不能满足要求,而且高功率输出对传统电池有严重伤害。在电动车和混合动力汽车中均可以采用大功率超级电容器。超级电容器可以作为一个具有高功率、可在短时间内释放能量的辅助电源,并可回收刹车时得到的能量。超级电容是一种新型储能元器件，具有长寿命、高能量密度同时可提供超大功率，且兼备电容和电池特性的新型元件。在混合动力汽车、风力发电、电力设备、军工大功率装备和轨道交通等领域得到广泛的应用。虽然超级电容在替代传统蓄电池作为电动车、混合电动车、电力设备、军工大功率装备和轨道交通等动力电源方面具有一定的优势，但由于目前市场超级电容的电压普遍偏低，并且能量密度也相对偏低，这制约了其在这些领域的应用，如何提升超级电容的电压及容量密度成为目前超级电容发展的趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于提供一种电容极片及其制作工艺，以达到提升电容耐压和电容能量密度的目的。本专利技术所提供的电容极片，其特征在于，包括导电基材、活性物质层和绝缘层，所述的导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片，其中，导电基材为腐蚀铝箔，作为承载活性物质的基体；活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成；石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。进一步的，导电基材的双面涂敷有活性物质层，其中一活性物质层的表面涂敷有单层或多层绝缘层。进一步的，导电基材的双面涂敷有活性物质层，两活性物质层的表面涂敷有单层绝缘层。进一步的，导电基材的一面涂敷有活性物质层，导电基材的另一面涂敷有单层或多层绝缘层。本专利技术所提供的电容极片的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤a：原料选取，包括导电基材的选用、活性物质层浆料的配置、绝缘层浆料的配置；步骤b：导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷，涂敷绝缘层烘干后通过极片滚压、极片分条及极片钉铆制成电容极片。进一步的，在步骤a中，将活性炭、导电炭黑SUPER、粘接剂SBR及增稠剂CMC按照以下比例称重：活性炭：导电炭黑；粘接剂：增稠剂=（85～90）%:（3～5）%:（3～5）%:（1～1.5）%；粘接剂采用去离子水，固含按照35%配置，以去离子水：增稠剂CMC=98.8:1.2的比例配置稀浆，后逐步添加导电炭黑、活性炭及粘接剂，配置过程中的搅拌的速度在2500转/分，分散速度在150转/分，时间为8.5小时，出浆粘度控制在3000mPa.s。进一步的，在步骤a中，将白石墨烯、PI胶及粘接剂PVDF按照以下比例称重：白石墨烯：PI胶：粘接剂=(75～80)%：(15～20)%：(1～3)%，溶剂采用NMP，以去溶剂：粘接剂=96.4:3.6的比例配置稀浆，后逐步添加PI胶、白石墨烯，配置过程中的搅拌的速度在2500转/分，分散速度在150转/分，时间为4.5小时，出浆粘度控制在350mPa.s，固含控制在20%左右。进一步的，在步骤b中的活性物质层涂敷过程中，活性物质层浆料配制后，通过150目的筛网过筛，转涂敷工序进行涂敷，根据设计要求调整涂敷刀表，控制涂敷厚度，涂敷厚度在0.12～0.175mm之间，烘烤温度控制在75～90℃之间，通过烤箱烘烤去除水分。进一步的，在步骤b中的绝缘层涂敷过程中，绝缘层浆料配制后，通过200目的筛网过筛，转涂敷工序进行涂敷，根据设计要求调整涂敷刀表，控制涂敷厚度，涂覆厚度控制在0.015～0.035um之间，烘烤温度控制在75～90℃之间，通过烤箱烘烤去除溶剂。进一步的，在步骤b中，待涂敷绝缘层烘干后转极片滚压工序，根据设计的涂敷厚度，调整滚压机的间隙及压力，使极片的厚度达到设计要求，滚压后的极片总厚度在0.22～0.25mm之间，其中活性物质层的厚度在0.20～0.22mm之间，绝缘层的厚度在0.006～0.012mm之间。进一步的，在步骤b中，极片滚压后转极片分条工序，根据设计型号的高度尺寸，选择分条刀的宽度进行分切，分切毛刺的长度控制在0.016mm以内。进一步的，在步骤b中，极片分条后极片转钉铆工序，根据设计型号的容量及电压，选择钉铆极柱的型号，完成电容极片的制作。本专利技术所提供的电容极片及其制作工艺，生产成本低，设备通用性强，可以大批量生产。在电容极片敷料的表面涂敷由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）及粘接剂等混合而成的绝缘层，在同等耐压电压下可以取代纤维素隔膜纸或采用较薄的隔膜纸，在同等尺寸的外壳下可放置更多的活性物质，从而达到提升层超级电容电压及能量密度的积极效果。附图说明附图部分公开了本专利技术具体实施例，其中，图1为本专利技术实施例1的电容极片结构示意图；图2为本专利技术实施例2的电容极片结构示意图；图3为本专利技术实施例3的电容极片结构示意图；图4为本专利技术实施例4的电容极片结构示意图；图5为本专利技术实施例5的电容极片结构示意图；图6为本专利技术实施例6的电容极片结构示意图；图7为本专利技术实施例7的电容极片结构示意图。具体实施方式本专利技术所提供的电容极片，包括导电基材、活性物质层和绝缘层，所述的导电基材1、活性物质层2、绝缘层3叠加涂敷成三明治结构的电容极片，其中，导电基材为腐蚀铝箔，用于承载活性物质的基体；活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成；石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。下面，通过本专利技术的5个实施例，对本专利技术做进一步的描述说明。在如图1所示的本专利技术实施例1的电容极片结构示意图中，电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层，并有单层绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。在如图2所示的本专利技术实施例2的电容极片结构示意图中，电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层，并有双层绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。当然，在本专利技术的其他实施例中，在电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层的基础上，也可以有多层不限于两层的绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。在如图3所示的本专利技术实施例3的电容极片结构示意图中，电容极片的导电基材的双面均涂敷有活性物质层，并在两活性物质层的表面均涂敷有单层绝缘层。在如图4所示的本专利技术实施例4的电容极片结构示意图中，电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层，并有单层绝缘层涂敷在导电基材的另一面。在如图5所示的本专利技术实施例5的电容极片结构示意图中，电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层，并有双层绝缘层涂敷在导电基材的另一面。当然，在本专利技术的其他实施例中，在电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层的基础上，也可以有多层不限于两层的绝缘层涂敷在导电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容极片，其特征在于，包括导电基材、活性物质层和绝缘层，所述的导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片，其中，导电基材为腐蚀铝箔，作为承载活性物质的基体；活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成；石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容极片，其特征在于，包括导电基材、活性物质层和绝缘层，所述的导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片，其中，导电基材为腐蚀铝箔，作为承载活性物质的基体；活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成；石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶（聚酰亚胺胶）、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。


2.根据权利要求1所述的电容极片，其特征还在于，导电基材的双面涂敷有活性物质层，其中一活性物质层的表面涂敷有单层或多层绝缘层。


3.根据权利要求1所述的电容极片，其特征还在于，导电基材的双面涂敷有活性物质层，两活性物质层的表面涂敷有单层绝缘层。


4.根据权利要求1所述的电容极片，其特征还在于，导电基材的一面涂敷有活性物质层，导电基材的另一面涂敷有单层或多层绝缘层。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电容极片的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：原料选取，包括导电基材的选用、活性物质层浆料的配置、绝缘层浆料的配置；
步骤b：导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷，涂敷绝缘层烘干后通过极片滚压、极片分条及极片钉铆制成电容极片。


6.根据权利要求5所述的电容极片的制作工艺，其特征还在于，在步骤a中，将活性炭、导电炭黑SUPER、粘接剂SBR及增稠剂CMC按照以下比例称重：活性炭：导电炭黑；粘接剂：增稠剂=（85～90）%:（3～5）%:（3～5）%:（1～1.5）%；粘接剂采用去离子水，固含按照35%配置，以去离子水：增稠剂CMC=98.8:1.2的比例配置稀浆，后逐步添加导电炭黑、活性炭及粘接剂，配置过程中的搅拌的速度在2500转...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛贸芮，
申请(专利权)人：日照贝丰储能电容科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37