一种用于电容器的复合隔膜，包括：载体；施加在所述载体上的由对氢气和氧气的复合具有催化作用的催化材料和分散树脂组成的混合物。其中，催化材料是由下列一组材料中选择的至少一种材料：元素周期表中所列的Ⅷ族贵金属及其合金、Ｌａ系稀土金属及其合金；载体为聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚亚酰胺中的至少一种所形成的膜；所述载体还可以为石棉纤维、聚丙烯纤维、或其混合物。分散树脂为聚环氧乙烯、Ｎａｆｉｏｎ↑［ＴＭ］、聚乙烯醇、聚羧甲基纤维素中的至少一种。本发明专利技术还提供一种复合隔膜的制造方法以及包括这种复合隔膜的一种电容器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于电容器的复合隔膜及其制造方法，特别是，涉及 一种应用于正负极电容采用不同材料的不对称超级电容器的复合隔膜及 制造方法、以及包括这种复合薄膜的电容器，这种电容器可广泛地应用于 例如电动车之类的通过充放电提供能量的节能环保的电动驱动装置等相 关
中。
技术介绍
随着城市化规模的逐渐扩大，国民对城市环保意识日益加强，作为城 市交通的一部分，由纯化学电源驱动的电动车辆因其污染小而得到广泛应 用。目前，已开发出用于电动车的其容量为法拉级的超级电容器(S叩ercapacitor or Ultracapacitor)并成功地应用于电动车、混合动力 车的运营中。在电动车中，所使用的电化学超级电容器，作为一种的化学 电源，采用了对称结构设计，即这种电容的正负极由不同的材料装成，例 如电容的正极采用金属氧化物制成，而负极由活性炭材料制成。对于这种 电容器， 一方面利用了传统二次电池的正极(氢氧化亚镍电极)，保证了所 制造的超级电容器具有较高的能量密度(即单位重量所储存的能量)，另 一方面又利用了具有超长循环使用寿命(循环次数〉105次)的双电层负极 (活性炭)，使得所制造的超级电容器可长期使用达8-10年。与传统电池一样，超级电容器也是由正极、负极、隔膜和电解液等部 件构成。其中，隔膜在超级电容器工作中起着极其重要的作用。隔膜既要 将超级电容器正极和负极隔离开来，避免电子导通，同时还要让电解质离 子能通畅地在其间自由穿行，以便形成电流循环回路。此外，隔膜还需要 具有良好的亲水性能、吸液能力、透气性、 一定的机械强度和抗化学及电 化学腐蚀等。在目前的电容器所使用的各种隔膜中，上述问题得到了部分 解决。如在隔膜的亲水性提高方面，公开号为US6355375的美国专利、公开号为 JP2001011761 、 JP2001222989的日本专利和公开号为 CN100362676C的中国专利等提供了磺化处理提高隔膜表面亲水官能团的 方法。又如，在提高隔膜的吸液能力方面，申请号为CN94103569.7的中 国专利公开了采用，o辐射接枝法提高聚乙烯隔膜的吸液性。再如，在膜 的机械强度提高方面，公开号为CN1553462A的中国专利公开了采用石棉 纤维和聚乙烯醇等增强纤维作原料，以湿法造纸法制作的超薄、高强度超 级电容器用隔膜。在电动车、混合动力车等动力用非对称型超级电容器中，通常采用过 充/过放电设计，可最大限度地提高体系的能量密度。然而，长期处于过 充/过放电的后果是超级电容器产生的氢气和氧气而导致的内压上升，使 超级电容器的安全阀门处于常开状态。这样带来的问题是(l)整个电容 器系统只能采用阀控密封方式，需要定期添加电解液，不能做到完全免维护；(2)体系长期处于过充/过放容易使电容器的正极处的活性物质衰减速率加大，从而降低整个电容器器件的寿命。事实上，超级电容器在工作时， 正、负极端产生的气体大量聚集在隔膜周围，这为氢气和氧气的复合创造 了有利条件，但常规隔膜本身不具备促使氢气、氧气复合的催化动力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于电容器的复合隔膜及其制造方法、以及包 括这种复合隔膜的电容器，该复合薄膜具有自动复合电容器系统内产生的 氢气和氧气的功能，从而可以消除电容器内压上升过高的隐患，实现电容 器及组成部件的全密封。采用本专利技术的复合隔膜一方面可以有效地实现用 于电动力车(如电动公交车、电动运动车、混合动力车等)的电容器在高功 率、大负载条件下氢气和氧气的快速复合，另一方面也可在一定程度上增 大氧气、氢气的析出过电位、提高超级电容器工作的电化学电位窗，从而 提高整个电容器系统的可用能量密度。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于电容器的复合隔膜，包括载 体；施加在所述载体上的由对氢气和氧气的复合具有催化作用的催化材料和分散树脂组成的混合物。 在上述复合隔膜中，所述催化材料是由下列一组材料中选择的至少一种材料元素周期表中所列的Vin族贵金属及其合金、La系稀土金属及 其合金。进一步地，所述VIII族贵金属包括Pt、 Pb、 Ag、 Ir和Rh。所述 La系稀土金属包括La和Ce。在上述复合隔膜中，所述载体为聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚亚 酰胺中的至少一种所形成的膜。所述载体还可以为石棉纤维、聚丙烯纤维、 或其混合物。在上述复合隔膜中，所述分散树脂为聚环氧乙烯、Nafion,聚乙烯醇、 聚羧甲基纤维素中的至少一种。根据本专利技术的另一方面，提供一种复合隔膜的制造方法，包括步骤 (a)，用于将对氢气和氧气复合有催化作用的催化材料、分散树脂、加入 到溶剂中，形成混合物；步骤(b)，用于对所述混合物持续搅拌；步骤(c)， 用于通过浸渍、喷涂、溅射中的至少一种方法将经搅拌的混合物提供到载 体上。在上述复合隔膜的制造方法中，所述步骤(a)包括将聚环氧乙烯、 10wt。/。Pt/C溶入到乙腈溶剂中，形成混合物；以及在60-80'C温度下，往 容纳有所述混合物的密封容器中提供惰性气体；所述步骤(b)包括在 所述惰性气体的保护下对所述混合物持续搅拌，以使所述混合物成为溶胶 混合物；所述步骤(c)包括将聚丙烯隔膜放在所述溶胶混合物浸泡； 以及从所述溶胶混合物中取出所述聚丙烯隔膜并进行干燥，以形成所述复 合隔膜。在上述复合隔膜的制造方法中，采用磁力搅拌器对所述混合物进行搅拌。在上述复合隔膜的制造方法中，所述聚环氧乙烯的含量8—10克；所述10wt% Pt/C的含量为170 — 190毫克；所述乙腈溶液的含量为400-800在上述复合隔膜的制造方法中，所述Pt/C材料可以由Pt-Ru/C代替， 进一步地，所述Pt/C材料也可以由LaNis型贮氢合金材料代替。在上述复合隔膜的制造方法中，所述步骤(a)包括将阳离子型5wt。/c) 质子固化交换膜、10wt% Pt/C分散于异丙醇溶剂中，制成混合物；所述 步骤(b)包括将这种混合物混合搅拌，以形成浆料混合物；所述步骤(C)包括将上述浆料混合物喷涂于聚丙烯隔膜的两侧并进行干燥，以 形成所述复合隔膜。在上述复合隔膜的制造方法中，采用超声波搅拌器对所述混合物进行 搅拌。在上述复合隔膜的制造方法中，所述阳离子型5wt%质子固化交换膜 的含量为8—12克；所述10wt% Pt/C的含量为190 — 210毫克；所述异丙醇溶剂的含量为280 — 320毫升。在上述复合隔膜的制造方法中，所述阳离子型5wt%质子固化交换膜 可以由10wty。阴离子型树脂溶液代替。根据本专利技术更进一步的方面，提供一种电容器，包括正极；与所述 正极相对布置的负极；填充在所述正极和所述负极之间的电解液；以及设 置在所述正极和负极之间根据本专利技术的所述复合隔膜。采用本专利技术制作的电动车用超级电容器隔膜，其本质是在减少车用超 级电容器的维护操作的同时提高体系工作的能量密度，使得采用本专利技术隔 膜的超级电容器的综合性能得以提高。附图说明图1是利用本专利技术的复合隔膜所制成的不对称超级电容器的示意图。 具体实施例方式下面依照上述本专利技术的思想，结合实施例进一步阐述本专利技术的实质内 容和技术特点，但本专利技术决非仅仅限于所述的实施例。根据本专利技术的用于电容器的复合隔膜，包括载体；施加在所述载体 上的由对氢气和氧气具有催化作用的催化材料和分散树本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电容器的复合隔膜，包括： 载体； 施加在所述载体上的由对氢气和氧气的复合具有催化作用的催化材料、以及分散树脂组成的混合物。
【技术特征摘要】
1.一种用于电容器的复合隔膜，包括载体；施加在所述载体上的由对氢气和氧气的复合具有催化作用的催化材料、以及分散树脂组成的混合物。2. 如权利要求1所述的复合隔膜，其中所述催化材料是由下列一组材 料中选择的至少一种材料元素周期表中所列的VIII族贵金属及其合金、 La系稀土金属及其合金。3. 如权利要求2所述的复合隔膜，其中所述VIII族贵金属包括Pt、 Pb、 Ag、 Ir禾口 Rh。4. 如权利要求2所述的复合隔膜，其中所述La系稀土金属包括La和Ce。5. 如权利要求l一4中的任一项所述的复合隔膜，其中所述载体为聚 丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚亚酰胺中的至少一种所形成的膜。6. 如权利要求1一4中的任一项所述的复合隔膜，其中所述载体为石 棉纤维、聚丙烯纤维、或其混合物。7. 如权利要求l一4中的任一项所述的复合隔膜，其中所述分散树脂 为聚环氧乙烯、Nafi0n 、聚乙烯醇、聚羧甲基纤维素中的至少一种。8. 一种复合隔膜的制造方法，包括步骤(a)，用于将对氢气和氧气复合具有催化作用的催化材料、分散树 脂加入到溶剂中，形成混合物；步骤(b)，用于对所述混合物持续搅拌；步骤(c)，用于通过浸渍、喷涂、溅射中的至少一种方法将经搅拌的混 合物提供到载体上。9. 如权利要求8所述的复合隔膜的制造方法，其中所述步骤(a)包括将聚环氧乙烯、10wt% Pt/C溶入到乙腈溶剂中， 形成混合物；以及在60-8(TC温度下，往容纳有所述混合物的密封容器中 提供惰性气体；所述步骤(b)包括在所述惰性气体的保护下对所述混合物持续搅拌，以使所述混合物成为溶胶混合物；所述步骤(C)包括将聚丙烯隔膜放在所述溶胶混合物浸泡；以及从 所述溶胶混合物中取出所述聚丙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：华黎，苗小丽，陈晓林，
申请(专利权)人：上海奥威科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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