一种梯度电极及其制备方法及超级电容技术

本发明专利技术公开了一种梯度电极的制备方法，包括：(1)制备第一电极、第二电极和第三电极；(2)将所述第一电极、第二电极和第三电极组合，得到预成品；其中，所述预成品中，所述第二电极套设于所述第一电极的外周；所述第三电极套设于第二电极的外周；或所述第一电极和所述第二电极设于第三电极上；(3)将所述预成品压制在集流体上得到电极片；其中，第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质制成，且第一电极、第二电极和第三电极得粘结剂含量不同。本发明专利技术还公开了一种梯度电极，其由上述制备方法制成。本发明专利技术还公开一种超级电容，其包括有上述梯度电极。本发明专利技术电极结构稳定，使用寿命长，电极粘结剂含量少，电极电容性能良好。电极电容性能良好。电极电容性能良好。

【技术实现步骤摘要】
一种梯度电极及其制备方法及超级电容


[0001]本专利技术涉及电容电极制造
，尤其涉及一种梯度电极及其制备方法及超级电容。

技术介绍

[0002]由于世界范围内工业化进程的加速，造成环境恶化和化石燃料储能的减少。因此，寻找新的、有效的、绿色的、环保的能源日益迫切。高效率的储能元件已经成为了可持续发展的新型能源制造工业、消费类和电子产业、运输行业等领域的重要技术支撑和核心力量,受到了前所未有的重视。在众多的储能器件中，电池与超级电容器显示出了巨大的潜力，引起了越来越的研究关注。与电池进行比较，超级电容器具有优异的功率密度、出色的的充放电效率、超长的循环寿命等优点，被广泛应用于各种能源设备中。
[0003]多孔炭材料作为最佳的超级电容电极活性材料之一，其具有高表面积、稳定性能好、使用寿命长等优势。然而，传统的均匀电极是将活性物质和均相且单一含量的粘结剂混合制备而成的，这种传统的电极结构设计粘结剂会不可避免堵塞活性物质的微孔上，为了避免活性物质的微孔被堵塞，只能减少粘结剂的含量，但是减少了粘结剂的含量，传统的电极结构会变得不稳定，活性物质容易脱落，进而影响其电容性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种梯度电极的制备方法，其粘结剂用量少和制备方法简单。
[0005]本专利技术还提供了一种梯度电极，其比表面积和微孔率高，电极结构稳定不易膨胀粉化。
[0006]本专利技术还提供了一种超级电容，其内部结构安全稳定，使用寿命长。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种梯度电极的制备方法，其包括：
[0007](1)制备第一电极、第二电极和第三电极；
[0008](2)将所述第一电极、第二电极和第三电极组合，得到预成品；其中，所述预成品中，所述第二电极套设于所述第一电极的外周；
[0009]所述第三电极套设于第二电极的外周；或
[0010]所述第一电极和所述第二电极设于第三电极上；
[0011](3)将所述预成品压制在集流体上得到电极片；
[0012]其中，第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质制成，且第一电极、第二电极和第三电极得粘结剂含量不同。
[0013]作为上述技术方案的改进，所述第一电极、第二电极、第三电极为圆形片状或多边形片状或不规则性片状。
[0014]作为上述技术方案的改进，所述第一电极为圆形片状；
[0015]所述第二电极为圆环状，其内径与第一电极的直径相等；
[0016]所述第三电极为圆环状，其内径与第二电极的外径相等；或
[0017]所述第三电极为圆形片状，其直径与第二电极的外径相等。
[0018]作为上述技术方案的改进，所述第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质进行擀膜制备而成，且第一电极、第二电极和第三电极的粘结剂含量依次递增。
[0019]作为上述技术方案的改进，所述第一电极的粘结剂含量为1
‑
3wt％，所述第二电极的粘结剂含量为3
‑
4wt％，所述圆环状第三电极的粘结剂含量为5
‑
6wt％。
[0020]作为上述技术方案的改进，所述第一电极的粘结剂含量为1
‑
3wt％，所述第二电极和所述圆片状第三电极的粘接剂含量为5
‑
7wt％。
[0021]作为上述技术方案的改进，所述粘接剂为PVDF、PTFE、CMC中的一种或多种。
[0022]作为上述技术方案的改进，将所述预成品在14
‑
16Mpa压力下与集流体压制成电极片；
[0023]所述集流体为泡沫镍、铝网、泡沫铝、铜箔、钛箔中的一种或多种。
[0024]相应的，本专利技术还提供一种梯度电极，其由上述任一项所述的梯度电极的制备方法制成。
[0025]相应的，本专利技术还提供一种超级电容，其包括上述所述的梯度电极。
[0026]实施本专利技术具有以下有益效果：
[0027]首先，本专利技术改进了梯度电极组装的方法，是指将电极划分成第一电极、第二电极、第三电极和集流体，将第二电极套设于第一电极的外周，第三电极套设于第二电极的外周；或第一电极和第二电极设于第三电极上，得到预成品，将预成品压制在集流体上得到电极片，采用这种新的组装方法，可在保证电极结构稳定的前提下，适当调节各电极的粘结剂含量，进而合理地减少电极片成品的粘接剂含量，避免粘结剂堵塞活性物质上的孔隙，使电极片的比表面积和微孔率提高，进而使电极的比电容增大。
[0028]其次，本专利技术重新设计的电极结构具有高的结构稳定性，减少了电极膨胀带来的粉化和活性物质脱落的问题。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0030]图1是本专利技术梯度电极的制备流程图；
[0031]图2是本专利技术梯度电极制备示意图；
[0032]图3是实施例1循环前后梯度电极的电镜扫描图；其中，(a)是实施例1循环前的电镜扫描图，(b)是实施例1循环后的电镜扫描图；
[0033]图4是实施例3循环前后梯度电极的电镜扫描图；其中，(c)是实施例3循环前的电镜扫描图，(d)是实施例3循环后的电镜扫描图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]传统的均匀电极，采用均相且单一含量的粘结剂，这种传统的电极结构会导致电极上容易添加过量的粘结剂，堵塞电极活性物质的孔隙，导致比表面积和微孔率都有所下降，进而电容性能下降。
[0036]因此，参见图1和图2，本专利技术提供一种梯度电极的制备方法，包括：
[0037]S1：制备第一电极、第二电极和第三电极；
[0038]其中，第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质制成，且第一电极、第二电极和第三电极得粘结剂含量不同。
[0039]具体的，粘接剂是维持电极结构稳定的关键部分，其作用是将活性物质粘结在集流体上，防止活性物质从集流体上脱落。活性物质是多孔碳材料，其具有高表面积和大量的孔隙。粘结剂示例性的为，PVDF、PTFE、CMC，但不限于此。优选的，粘结剂为PTFE。
[0040]具体的，第一电极为片状，其形状示例性为，多边形片状、圆形片状、椭圆形片状、不规则形片状，但不限于此。第二电极为片状，其形状示例性为，多边形片状、圆形片状、椭圆形片状、不规则形片状，但不限于此。第二电极上设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯度电极的制备方法，其特征在于，包括：(1)制备第一电极、第二电极和第三电极；(2)将所述第一电极、第二电极和第三电极组合，得到预成品；其中，所述预成品中，所述第二电极套设于所述第一电极的外周；所述第三电极套设于第二电极的外周；或所述第一电极和所述第二电极设于第三电极上；(3)将所述预成品压制在集流体上得到电极片；其中，第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质制成，且第一电极、第二电极和第三电极的粘结剂含量不同。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极、第二电极、第三电极为圆形片状或多边形片状或不规则性片状。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极为圆形片状；所述第二电极为圆环状，其内径与第一电极的直径相等；所述第三电极为圆环状，其内径与第二电极的外径相等；或所述第三电极为圆形片状，其直径与第二电极的外径相等。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极、第二电极和第三电极由粘结剂和活性物质进行擀膜制备而成，且第一电极、第二电极和第三电极的粘结剂含量依次递增。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永，张馨壬，袁平，韦雅庆，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：