具二氧化硅微球的超级电容器电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具二氧化硅微球的超级电容器电极及其制备方法，具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法包含提供一浆料、进行一涂布步骤及进行一干燥步骤。浆料包含多个二氧化硅微球、一碳材料、一导电剂、一粘着剂及一溶剂。在涂布步骤中，是将浆料涂布于一基质上，以得到一涂布品。在干燥步骤中，是对涂布品进行干燥，以得到具二氧化硅微球的超级电容器电极。通过添加二氧化硅微球，可以增加电极与电解液之间的亲和力，并有助于维持电极结构，进而提升具二氧化硅微球的超级电容器电极的电容量、能量密度、功率密度及电容量维持率等性质。质。质。

【技术实现步骤摘要】
具二氧化硅微球的超级电容器电极及其制备方法


[0001]本专利技术是有关一种电容器电极的制备方法，特别是有关一种添加二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法。

技术介绍

[0002]电容器是一种可以储存电能的电子元件，与一般电池相比，电容器的充放电速度快，且具有更长的循环寿命，使得电容器具有作为电池替代品的前景。再者，相较于传统电容器，超级电容器的能量密度较高，且超级电容器也具有比一般电池更高的功率密度，因此在各式各样的电容器之中，又属超级电容器最具发展潜力。
[0003]超级电容器具有二电极，二电极间夹有一电解液，当超级电容器进行充电时，电荷会累积在电极与电解液的界面，借以储存电能，故超级电容器的电极与电解液的特性(例如：材料性质、电极与电解液的接触面积及亲和力等)都会影响超级电容器的充放电表现，进而决定了超级电容器的应用范围。
[0004]有鉴于此，如何更加优化超级电容器的充放电特性，遂成为相关业者努力的目标。

技术实现思路

[0005]为达成上述目标，本专利技术的目的是提供一种具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其制备的超级电容器电极具有优良的充放电性质。
[0006]本专利技术的一态样提供一种具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其包含提供一浆料、进行一涂布步骤及进行一干燥步骤。浆料包含多个二氧化硅微球、一碳材料、一导电剂、一粘着剂及一溶剂。涂布步骤是将浆料涂布于一基质上，以得到一涂布品。干燥步骤是对涂布品进行干燥，以得到具二氧化硅微球的超级电容器电极。
>[0007]据此，本专利技术的具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，是通过添加二氧化硅微球，增加电极与电解液之间的亲和力，并帮助维持电极结构，进而提升具二氧化硅微球的超级电容器电极的电容量、能量密度、功率密度及电容量维持率等性质。
[0008]依据上述的制备方法，其中提供浆料还可以包含进行一混合步骤及进行一分散步骤。混合步骤中是将二氧化硅微球、碳材料、导电剂及粘着剂加入至溶剂中，以得到一混合物。在分散步骤中，是对混合物进行搅拌及超音波震荡，以得到浆料。
[0009]依据上述的制备方法，其中进行分散步骤时，可以于室温下对混合物进行搅拌30分钟及超音波震荡30分钟。
[0010]依据上述的制备方法，其中二氧化硅微球的直径为D，其可以满足条件：0<D≦300纳米。
[0011]依据上述的制备方法，其中二氧化硅微球及碳材料的重量比可以为1:100～30:100。
[0012]依据上述的制备方法，其中碳材料可以为一活性碳材料、一中孔碳材料或一石墨烯材料。
[0013]依据上述的制备方法，其中中孔碳材料可以为一具氧化铈的中孔碳材料。
[0014]依据上述的制备方法，其中石墨烯材料可以为一具二氧化锰的石墨烯材料。
[0015]依据上述的制备方法，其中基质的材料可以为钛。
[0016]本专利技术的另一态样提供一种具二氧化硅微球的超级电容器电极，其是由上述的制备方法制成。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的一态样的一种具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法的步骤流程图；
[0018]图2为试验例1的二氧化硅微球比例与单位电容值的关系图；
[0019]图3A为实施例1的扫描式电子显微镜图；
[0020]图3B为实施例2的扫描式电子显微镜图；
[0021]图3C为实施例3的扫描式电子显微镜图；
[0022]图3D为实施例4的扫描式电子显微镜图；
[0023]图3E为实施例5的扫描式电子显微镜图；
[0024]图3F为实施例6的扫描式电子显微镜图；
[0025]图3G为实施例7的扫描式电子显微镜图；
[0026]图4为试验例2的二氧化硅微球比例与单位电容值的关系图；
[0027]图5为试验例3的二氧化硅微球比例与单位电容值的关系图；
[0028]图6为试验例4的二氧化硅微球比例与单位电容值的关系图；
[0029]图7为试验例5的功率密度与能量密度关系图；
[0030]图8为试验例5的循环稳定性测试结果图；
[0031]图9为试验例6的功率密度与能量密度关系图；
[0032]图10为试验例7的功率密度与能量密度关系图；
[0033]图11为试验例8的功率密度与能量密度关系图；以及
[0034]图12为试验例9的功率密度与能量密度关系图。
[0035]【符号说明】
[0036]100:具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法
[0037]110,111,112,120,130:步骤
具体实施方式
[0038]请参阅图1，图1为本专利技术的一态样的一种具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法100的步骤流程图。具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法100包含步骤110、步骤120及步骤130。
[0039]步骤110是提供一浆料，浆料包含多个二氧化硅微球、一碳材料、一导电剂、一粘着剂及一溶剂。
[0040]二氧化硅微球的直径为D，其可以满足条件：0<D≦300纳米，通过添加适当尺寸的二氧化硅微球，可以使二氧化硅微球均匀地分布在具二氧化硅微球的超级电容器电极中，而不会破坏电极结构。添加二氧化硅微球可以提升电极与电解液之间的亲和力，使电解液
均匀渗入电极，降低电极使用时产生结构缺损的可能性，进而改善超级电容器的充放电性质。
[0041]二氧化硅微球及碳材料的重量比可以为1:100～30:100，若添加的二氧化硅微球比例过少，则无法明显提升所制备的电极与电解液之间的亲和力；反之，由于二氧化硅微球的不导电性，若二氧化硅微球添加的比例过多，反而会阻碍充放电时电子的传导。
[0042]碳材料可以选用一活性碳材料、一中孔碳材料或一石墨烯材料，由于此类碳材料的比表面积大，可以增加电极与电解液接触的表面积，借以储存更多的电荷，提升电极的电容量。中孔碳材料可以选用一具氧化铈的中孔碳材料，或者，石墨烯材料可以选用一具二氧化锰的石墨烯材料。透过添加氧化铈或是二氧化锰，可以增强电极的电化学活性，借此提高电极的电容量。
[0043]导电剂、粘着剂及溶剂可以分别选用碳黑、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride)及N
‑
甲基吡咯烷酮(1
‑
methylpyrrolidin
‑2‑
one)。而碳材料、导电剂及粘着剂的重量比可以为8:1:1，以获得结构及导电性良好的具二氧化硅微球的超级电容器电极。
[0044]值得注意的是，步骤110可以还包含步骤111及步骤112。步骤111是进行一混合步骤，以将二氧化硅微球、碳材料、导电剂及粘着剂加入至溶剂中，以得到一混合物。
[0045]步骤112则是进行一分散步骤，通过对上述混合物进行搅拌及超音波震荡，以得到浆料。当二氧化硅微球在电极中分布得越本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其特征在于，包含：提供一浆料，该浆料包含多个二氧化硅微球、一碳材料、一导电剂、一粘着剂及一溶剂；进行一涂布步骤，是将该浆料涂布于一基质上，以得到一涂布品；以及进行一干燥步骤，是对该涂布品进行干燥，以得到该具二氧化硅微球的超级电容器电极。2.根据权利要求1所述的具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其特征在于，提供该浆料还包含：进行一混合步骤，是将所述多个二氧化硅微球、该碳材料、该导电剂及该粘着剂加入至该溶剂中，以得到一混合物；以及进行一分散步骤，是对该混合物进行搅拌及超音波震荡，以得到该浆料。3.根据权利要求2所述的具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其特征在于，进行该分散步骤时，是于室温下对该混合物进行搅拌30分钟及超音波震荡30分钟。4.根据权利要求1所述的具二氧化硅微球的超级电容器电极的制备方法，其特征在于，各该二氧化硅微球的直径为D...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆安亚，张家嘉，
申请(专利权)人：勤益科技大学，
类型：发明
国别省市：