一种耐高压的超级电容器电极极片制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高压的超级电容器电极极片，包括集流体、附着在集流体上的活性物质和设置在活性物质表面的包覆层、导电剂、石墨烯、增稠剂、粘结剂，所述的活性物质为石墨烯和多孔大比表面炭材料的混合物，所述的石墨烯为多层；所述的包覆层的材料为过渡金属氧化物。本发明专利技术通过ALD技术在石墨烯和多孔炭材料表面官能团上面沉积一层稳定的过渡金属氧化物，避免活性官能团在高电压下不稳定，易分解电解液，提升超级电容器在高电压下工作的耐久性；石墨烯的高电导率和高比表面性质，石墨烯可改善超级电容器的能量和功率特性。可改善超级电容器的能量和功率特性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高压的超级电容器电极极片


[0001]本专利技术涉及超级电容器
，尤其是涉及一种耐高压的超级电容器电极极片。

技术介绍

[0002]油井是动态生产过程，抽油机一个冲次或不同周期载荷均为动态，平衡配重无法动态调整，电机会出现被拖动产生馈能现象，游梁式抽油机在一个工作周期内很难处于完全平衡，馈能不可避免，目前的技术路线是采用制动电阻将馈能以热能形式消耗掉，造成了能源的浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于为解决现有技术中存在的不足，而提供一种耐高压的超级电容器电极极片。
[0004]本专利技术新的技术方案是：一种耐高压的超级电容器电极极片，包括集流体、附着在集流体上的活性物质和设置在活性物质表面的包覆层、导电剂、石墨烯、增稠剂、粘结剂，所述的活性物质为石墨烯和多孔大比表面炭材料的混合物，所述的石墨烯为多层；所述的包覆层为采用ALD技术包覆的过渡金属氧化物。
[0005]所述的过渡金属氧化物为TiO2、Ta2O5、HfO
2 中的一种或多种。
[0006]所述的过渡金属氧化物厚度为0.01
‑
10nm。
[0007]所述的过渡金属氧化物厚度优选为0.5
‑
5nm。
[0008]所述的多孔大比表面炭材料为活性炭、单壁碳纳米管、石墨烯的一种或几种。
[0009]所述的石墨烯占活性物质的重量为0.5
‑
2%。
[0010]所述的集流体为铝箔。
[0011]所述的导电剂为SFG
‑
6、KS
‑
2和石墨烯浆料、PTFE、CMC、LA系列胶中的一种或几种。
[0012]超级电容器电极极片的制备方法为：将纯水或者NMP、活性炭、导电剂、粘结剂按比例混合均匀搅拌成浆料，活性物质占总量的重量比为90
‑
98%，然后涂布在正极、负极集流体上，再利用ALD设备进行沉积所需要的过渡金属氧化物包覆层，沉积包覆层后的电极极片经烘干、辊压、分切、真空干燥制成超级电容器电极极片。
[0013]本专利技术产生的有益效果为：本专利技术通过ALD技术在石墨烯和多孔炭材料表面官能团上面沉积一层稳定的过渡金属氧化物，避免活性官能团在高电压下不稳定，易分解电解液，提升超级电容器在高电压下工作的耐久性；石墨烯的高电导率和高比表面性质，石墨烯可改善超级电容器的能量和功率特性。
具体实施方式
[0014]一种耐高压的超级电容器电极极片，包括集流体、附着在集流体上的活性物质和设置在活性物质表面的包覆层、导电剂、石墨烯、增稠剂、粘结剂，所述的活性物质为石墨烯
和多孔大比表面炭材料的混合物，所述的石墨烯为多层；所述的包覆层为采用ALD技术包覆的过渡金属氧化物。
[0015]所述的过渡金属氧化物为TiO2、Ta2O5、HfO2中的一种或多种。
[0016]所述的过渡金属氧化物厚度为0.01
‑
10nm。
[0017]所述的过渡金属氧化物厚度优选为0.5
‑
5nm。
[0018]所述的多孔大比表面炭材料为活性炭、单壁碳纳米管、石墨烯的一种或几种。
[0019]所述的石墨烯占活性物质的重量为0.5
‑
2%。
[0020]所述的集流体为铝箔。
[0021]所述的导电剂为SFG
‑
6、KS
‑
2和石墨烯浆料、PTFE、CMC、LA系列胶中的一种或几种。
[0022]超级电容器电极极片的制备方法为：将纯水或者NMP、活性炭、导电剂、粘结剂按比例混合均匀搅拌成浆料，活性物质占总量的重量比为90
‑
98%，然后涂布在正极、负极集流体上，再利用ALD设备进行沉积所需要的过渡金属氧化物包覆层，沉积包覆层后的电极极片经烘干、辊压、分切、真空干燥制成超级电容器电极极片。
[0023]实施例1取1000g的活性炭、石墨烯、导电炭黑、CMC、SBR按质量比为91.9:2:2:1.6:2.5混合，用纯水、无水乙醇为溶剂高速搅拌调成浆料，用涂布机涂覆铝箔上正负极1:1.2的面密度，烘干，将极片放入ALD设备中进行原子层沉积TiO2，沉积的TiO2厚度为1nm，沉积过后的极片经过辊压、裁片、真空干燥制作成正负极片，将正负极片卷绕，选用纤维素隔膜为隔膜，将正负极片和隔膜一起卷绕成电芯（正极包覆负极），然后放入圆柱形的铝壳中，并注入电解液（三甲基丙基硼酸铵电解液中，溶剂为PC，充电截止电压为3.2V，放电截止电压为1.35V，循环10000次后的容量保持率为92.5%，65℃寿命测试500小时容量保持90%，内阻上升1.2倍。
[0024]实施例2取1000g的活性炭、石墨烯、导电剂、PTFE、LA按质量比为87.4:2:5:1.6:4混合，用纯水和无水乙醇为溶剂高速搅拌调成浆料，然后涂布在铝箔上，烘干，将极片放入ALD设备中进行原子层沉积Ta2O5，沉积的Ta2O5厚度为5nm，沉积过后的极片经过辊压、裁片、真空干燥制作成正负极片，将正负极片焊接极耳，选用纸隔膜为隔膜，将正负极片和隔膜一起卷绕成电芯，然后放入圆柱形的铝壳中，并注入0.8mol/L四乙基四氟硼酸铵的电解液中，溶剂为乙腈，充放电电流20A/g，充电截止电压为3.2V，放电截止电压为1.35V，该超级电循环10000次后的容量保持率为91%,65℃寿命测试500小时容量保持92%，内阻上升1.15倍。
[0025]实施例3取1000g的活性炭、石墨烯、导电炭黑、LA按质量比为84:2:6:6混合，用水为溶剂高速搅拌调成浆料，然后涂布在铝箔上，极片经过辊压、裁片、真空干燥制作成正负极片，将正负极片焊接极耳，选用纤维素和PP混合隔膜，将正负极片和隔膜一起卷绕成电芯（正极包负），然后放入圆柱形的铝壳中，并注入1.2mol/L甲基三乙基四氟硼酸铵的电解液中，溶剂为乙腈，充放电电流10A/g，充电截止电压为3.2V，放电截止电压为1.35V，循环10000次后的容量保持率为93%,65℃寿命测试500小时容量保持89%，内阻上升1.25倍。
[0026]通过以上实施例的结果对比说明本专利技术的超级电容器电极极片优点，如表1所示：表1实施例1
‑
3的超级电容器性能比较
实施例工作电压10000次循环保持率65℃500小时容量变化65℃500小时容量变化实施例13.2v90.5%901.2实施例23.2v95.5%921.15实施例33.2v92.6%891.25
对比表1的结果表明，经过ALD处理对活性材料包覆过渡金属氧化层后的超级电容器电极极片在3.2V下表现出优异的循环性能，若未经过ALD处理循环性能较差，且镀层不宜过厚，由于过渡金属氧化物导电性差，过厚内阻增加，影响电极容量的发挥，从表中还可看出石墨烯的添加提高超级电容器能量密度。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高压的超级电容器电极极片，包括集流体、附着在集流体上的活性物质和设置在活性物质表面的包覆层、导电剂、石墨烯、增稠剂、粘结剂，其特征在于：所述的活性物质为石墨烯和多孔大比表面炭材料的混合物，所述的石墨烯为多层；所述的包覆层为采用ALD技术包覆的过渡金属氧化物。2.根据权利要求1所述的一种耐高压的超级电容器电极极片，其特征在于：所述的过渡金属氧化物为TiO2、Ta2O5、HfO2中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的一种耐高压的超级电容器电极极片，其特征在于：所述的过渡金属氧化物厚度为0.01
‑
10nm。4.根据权利要求3所述的一种耐高压的超级电容器电极极片，其特征在于：所述的过渡金属氧化物厚度优选为0.5
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5nm。5.根据权利要求1所述的一种耐高压的超级电容器电极极片，其特征在于：所述的多孔大比表面炭材料为活性炭、单壁碳纳米管、石墨烯的一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种耐...

【专利技术属性】
技术研发人员：马西庚，张永平，
申请(专利权)人：山东爱特机电技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：