一种超级电容器的制备方法技术

一种超级电容器制作方法，包括电极制作、制备芯子、封装等步骤，通过多次涂浆料或多次压制粉料、多次真空镀铝，制作成多电层电容器电极，解决了目前超级电容器电极导电性差、大电流放电时性能劣化严重等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源
，具体涉及超级电容器制作方法。
技术介绍
超级电容器工作原理是在电极与电解液界面形成双电层积蓄电荷。为了提高容量密度， 电极要使用高比表面积的活性炭、碳纤维、碳黑、碳纳米管、金属氧化物、导电聚合物等活 性低阻抗材料。为使电极高效率充放电，在集电极上粘接金属与石墨等低阻抗涂层。集电极一般使用耐电化学腐蚀的高纯铝、不锈钢、镍等。电解液有水系电解液和有机电解液，有机电解液可承受电压高，储存的能量多，但是， 如果有机电解液电容器内存有水，电容器就会在充电时发生水电解，导致电容器性能下降， 因此有机电解液电容器电极必须充分除水， 一般采取真空除水。极化极是集电极、低阻抗涂层、真空镀铝膜三者的合称。极化极层专指低阻抗涂层。低阻抗涂层的主要成分是活性低阻抗材料，通常为粉状，与粘结剂混合制成低阻抗涂层 后，再与集电极、真空镀铝膜连接构成极化极。目前，在制作极化极层(低阻抗涂层)时，由于活性低阻抗材料的粉料间难以达到均匀 混合，致使电极内阻较大，制成的电容器在大功率放电时性能劣化严重。
技术实现思路
针对目前超级电容器存在的问题，本专利技术提供一种超级电容器制作方法，多次涂浆料， 多次真空镀铝，制作成双电层电容器电极，解决了目前超级电容器电极导电性差、大电流放 电时性能劣化严重等问题。本专利技术的超级电容器制作方法包括以下步骤(1)电极制作集电极可选用铝箔或铝合金箔，最好是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (重量比)以下的高纯金属铝，金属集电极表面粗糙，故可与极化极层接触 性好，粗糙表面还利于化学腐蚀及交流电化学腐蚀，采用涂层式电极或膜层 式电极，制作方法如下(a)涂层式电极制作① 制作集电极选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极，或直接购买经过化学或电化学表面腐蚀处理后的铝箔或铝合金箔；② 制备涂层材料将粘接剂溶于溶剂中，加入活性低阻抗材料，形成固体物质量百分含量为10~30%的浆料；粘接剂在极化极中的质量百分含量可以为2~20%。当含量超过2%时，所得电极片强度就已符合要求，如果粘接剂含量过高，极化极层电阻会变大，因此最好控制粘接剂含量在5~10%。粘结剂可选用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙丙烯、丁苯橡胶等已知粘结剂，粘结 剂可以溶解在乙醇、异丙醇、丙酮或吡咯垸酮中。活性低阻抗材料在极化极层中的质量百分含量为84 94%，选用电化学不活泼、高比表 面积材料，如活性炭、碳黑、碳纳米管及导电聚合物(如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩)、金属氧 化物(如LiMn02、 LiCo02、 LiTi407、 LiNi02)等活性材料，活性炭比表面积500 3000m2/g， 碳黑比表面积100 300m2/g，碳纳米管比表面积100 500m2/g。③ 制备极化极层将上述浆料涂于集电极两面，在100 150'C下干燥10 80分钟，形成厚度为10 100toi极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形 成一层0.1 10Wn的金属铝；④ 制备复合极化极层将步骤②制备的浆料肖次涂于表面已镀铝的一次极化极层上，形成厚度为为10~100Wn的二次极化极层，再用真空镀膜方式在其表 面形成一层0.1 1(mm金属铝；⑤ 制备电极将经步骤④制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为10tol，切成两张相同尺寸的电极； (b)、膜层式电极制作① 制作集电极选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极，或直接购买经过化学或电化学表面腐蚀处理后的铝箔或铝合金箔；② 制备膜层材料将粘接剂直接加入活性低阻抗材料，形成粘结剂质量百分含量为2~20%的粉料，将此粉料用高速搅拌机充分分散成均匀粉料；③ 制备复合极化极层将上述粉料压制成厚度为10 100Wn极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形成一层0.1 10Pm的金属铝；重复上述操作最 终形成厚度为100 1000Pm复合极化极层④ 制备电极将经步骤③制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为10Wn，切成两张相同尺寸的极电；(2) 制备芯子两张电极铆接引线后夹入10 80toi厚人造纤维素纸隔膜，巻绕成直径为10mm 50mm高30 80mm的芯子，将此芯子在100 15(TC下真空干燥8 18h ;隔极膜采用纤维素系电解纸、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯、多孔聚乙烯及多孔聚乙烯 聚丙烯，其中，使用耐热性强含水率低的多孔聚四氟乙烯薄膜效果最好。要求隔极膜孔隙率 为60% 95%，厚度为10 100pm，孑L径为0.05 0.2 u m;(3) 封装将芯子在真空条件下浸渍电解液，电解液为1.0mol/L的(C2Hs)4NBF4，溶剂为碳酸丙烯酯，将浸渍电解液后的芯子在4(TC外加2.5V直流电压下8h后，封装于 圆形或方形，上盖为苯酚树脂盖或铝盖，上盖具有正、负极接线柱防爆阀口，上 盖周围的铝壳开口端需曲折封口。有机电解液没有特殊规定，众所周知有机溶剂中含有离解性的盐表示为R!R2R3R4NY、 RiR^ILtPY, R!、 R2、 R3、 R4为烷基可相同也可不相同;Y为BF4_、 PF6—、 C104_、 CF3S03 一等的阴离子构成，溶解在有机溶剂中形成有机电解液。有机溶剂是碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、 碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、环丁砜、碳酸乙烯酯或由它们混合而成的混合溶剂，其中混合溶 剂效果最好。电极可制成一对带状电极，电极间夹有带状隔极膜，带状电极巻绕成芯子，装于有底金 属壳中，芯子浸入有机电解液，用于封口的盖具有正、负极接线栓，壳最好是铝制的。电极还可制成矩形的多层电极，电极间夹入隔极膜，隔极膜相互层叠作成芯子，芯子中 引出的引线装于有底的矩形铝壳中，芯子浸入有机电解液，正极与负极接线栓安装在盖上， 盖子采用激光封口，制得矩形双电层电容器，双电层电容器中，正极与负极对向排列，电极 间插入隔膜，隔膜浸入有机电解液。具体实施例方式实施例l(1) 涂层式电极制作① 制作集电极选纯度为99.9%以上，铜含量O.01的铝箔，经过化学或电化学腐蚀后得到的铝箔厚度为20WI1,作为集电极；② 制备涂层材料将聚四氟乙烯粘接剂溶于乙醇中，加入活性炭粉末，形成固体物质量百分含量为10%的浆料；③ 制备极化极层将将上述浆料涂于集电极两面，在IOO'C下干燥10分钟，形成厚度为10Wn极化极层，采用真空镀膜的方式，在极化极层表面形成一层0.1 um的金属铝；④ 制备复合极化极层将步骤②制备的浆料再次涂于表面己镀铝的一次极化极层上，形成厚度为101^m的二次极化极层，再用真空镀膜方式在其表面形成一层0.l!im金属铝；⑤ 制备电极将经步骤④制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为10tol，切成两张相同尺寸的电极；(2) 制备芯子两张电极铆接引线后夹入10Wn厚人造纤维素纸隔膜，巻绕成芯子，将此芯子在IO(TC下真空干燥8h ;(3) 封装将芯子在真空条件下浸渍电解液，电解液为1.0mol/L的(C2Hs)4NBF4，溶剂为碳酸丙烯酯，将浸渍电解液后的芯子在40'C外加2.5V直流电压下8h后装于圆形 铝壳中，上盖为苯酚树脂圆盖，上盖具有正、负极接线柱防爆阀口，上盖周围的 铝壳开口端需曲折封口，制得额定电压2.5V、容量400F的电容器。 在环境温度为45'C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器的制作方法，其特征在于包括以下步骤：（１）电极制作：采用涂层式电极或膜层式电极，制作方法如下：（ａ）涂层式电极制作①制作集电极：选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极；②制备涂层材料：将粘接剂溶于溶剂中，加入活性低阻抗材料，形成固体物质量百分含量为１０～３０％的浆料；③制备极化极层：将上述浆料涂于集电极两面，在１００～１５０℃下干燥１０～８０分钟，形成厚度为１０～１００μｍ极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形成一层０．１～１０μｍ的金属铝；④制备复合极化极层：将步骤②制备的浆料再次涂于表面已镀铝的一次极化极层上，形成厚度为为１０～１００μｍ的二次极化极层，再用真空镀膜方式在其表面形成一层０．１～１０μｍ金属铝；⑤制备电极：将经步骤④制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为１０μｍ，切成两张相同尺寸的电极；（ｂ）膜层式电极制作①制作集电极：选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极；②制备膜层材料：将粘接剂直接加入活性低阻抗材料，形成粘结剂质量百分含量为２～２０％的粉料，将此粉料用高速搅拌机充分分散成均匀粉料；③制备复合极化极层：将上述粉料压制成厚度为１０～１００μｍ极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形成一层０．１～１０μｍ的金属铝；重复上述操作最终形成厚度为１００～１０００μｍ复合极化极层④制备电极：将经步骤③制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为１０μｍ，切成两张相同尺寸的电极；（２）制备芯子：两张电极铆接引线后夹入１０～８０μｍ厚人造纤维素纸隔膜，卷绕成芯子，将此芯子在１００～１５０℃下真空干燥８～１８ｈ；（３）封装：将芯子在真空条件下浸渍电解液，通电后，封装于铝壳中。...

【技术特征摘要】
1. 一种超级电容器的制作方法，其特征在于包括以下步骤(1)电极制作采用涂层式电极或膜层式电极，制作方法如下(a)涂层式电极制作①制作集电极选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极；②制备涂层材料将粘接剂溶于溶剂中，加入活性低阻抗材料，形成固体物质量百分含量为10～30％的浆料；③制备极化极层将上述浆料涂于集电极两面，在100～150℃下干燥10～80分钟，形成厚度为10～100μm极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形成一层0.1～10μm的金属铝；④制备复合极化极层将步骤②制备的浆料再次涂于表面已镀铝的一次极化极层上，形成厚度为为10～100μm的二次极化极层，再用真空镀膜方式在其表面形成一层0.1～10μm金属铝；⑤制备电极将经步骤④制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为10μm，切成两张相同尺寸的电极；(b)膜层式电极制作①制作集电极选取铝箔或铝合金箔，经过化学或电化学表面腐蚀处理后，作为集电极；②制备膜层材料将粘接剂直接加入活性低阻抗材料，形成粘结剂质量百分含量为2～20％的粉料，将此粉料用高速搅拌机充分分散成均匀粉料；③制备复合极化极层将上述粉料压制成厚度为10～100μm极化极层，采用真空镀膜的方式在极化极层表面形成一层0.1～10μm的金属铝；重复上述操作最终形成厚度为100～1000μm复合极化极层④制备电极将经步骤③制成的复合极化极层用轧膜机压至厚度为10μm，切成两张相同尺寸的电极；(2)制备芯子两张电极铆接引线后夹入10～80μm厚人造纤维素纸隔膜，卷绕成芯子，将此芯子在100～150℃下真空干燥8～18h；(3)封装将芯子在真空条件下浸渍电解液，通电后，封装于铝壳中。2、 按照权利要求1所述的超级电容器的制作方法，其特征在于所述的粘接剂可以是聚四氟乙 烯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙丙烯或丁苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文生，常亮，姚建勋，格根塔娜，
申请(专利权)人：锦州凯美能源有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]