一种超级电容器浆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种超级电容器浆料及其制备方法和应用，属于超级电容器技术领域。本发明专利技术所述超级电容器浆料为绿色环保的水基浆料，是通过限定加料顺序和加入量，以及限定的搅拌速度和分散速度，使得超级电容器浆料在制备过程中，时刻保持较好的粘度状态，充分发挥粉体颗粒之间的摩擦力进行分散，从而获得一种分散性能好，固含量高的超级电容器专用浆料，使用该浆料涂布出的极片，具有均匀性好，柔韧性强，表面光泽度高，面密度大的特点，将本发明专利技术所述超级电容器电极片制备成超级电容器单体，具有很高的产品性能一致性，在实际使用过程中，可有效的延长超级电容器的使用寿命。效的延长超级电容器的使用寿命。效的延长超级电容器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器浆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于超级电容器
，具体涉及一种超级电容器浆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超级电容器相较电池具有更大的功率密度，相较传统电容器具有更高的能量密度，是介于电池和传统电容器之间的新型储能电子元器件，其结构一般为碳基双电层结构，主要由电极片、电解液、隔膜等组成。超级电容器的储存能量是通过静电吸附的方式进行物理储能，期间不发生任何化学反应，所以具有功率性能高、循环寿命长、安全性高等特点，在小型电子设备、新能源汽车、军用设备、航空航天等领域都具有很强的应用潜力。
[0003]目前制约超级电容器发展的主要因素是能量密度低以及单体工作电压低，故目前对超级电容器的主流应用是将其通过串并联组成模组，与锂离子电池配合使用，分别发挥锂离子电池能量密度高和超级电容器功率密度高的优势，达到一加一大于二的效果。但在超级电容器发挥高功率密度优势时，内阻大小是影响其发挥作用的关键因素，因为当用电器通大电流时，内阻过大，就会造成超级电容器的压降很大，从而影响超级电容器的正常使用，所以现今如何提高超级电容器的能量密度以及如何降低超级电容器的内阻是现今行业内研究的热点。
[0004]超级电容器电极片的质量是直接影响超级电容器最终容量、内阻大小的关键因素，所以，电极片的制备是超级电容器制作的核心工序，而电极片的关键是浆料。现有超级电容器电极片所用浆料，通常采用N
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甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、二甲基甲酰胺等有机物作为溶剂。专利CN105551821A提供了一种超级电容器浆料，采用N
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甲基吡咯烷酮为溶剂，先将溶质和溶剂放入搅拌机形成不流动的粘稠物料，再通过挤压混合和超声搅拌，形成具有一定粘度的超级电容器浆料，且浆料固含量在10％～25％之间，但是由于N
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甲基吡咯烷酮极性大、成本高、对环境污染比较大，使用这种溶剂制备的浆料不仅不环保，且在制备过程中不能很好地控制溶质的分散效果，导致浆料的固含量较通常偏低、性能较差。因此，急需开发设计一款绿色环保、高性能、且具有高分散和高固含量的水基超级电容器浆料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种绿色环保、高固含量、分散性较好的水基超级电容器浆料，且该超级电容器浆料制备的超级电容器具有高容量、低内阻和高的产品性能一致性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种超级电容器浆料，包括以下质量百分比的组分：60～70％溶剂和30～40％溶质；
[0008]所述溶剂包括以下质量百分比的组分：96～99％水和1～4％N
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甲基吡咯烷酮；
[0009]所述溶质包括以下质量百分比的组分：82～87％活性炭、7～12％导电碳材料、4～
5％羧甲基纤维素钠和1～2％丁苯橡胶。
[0010]本专利技术所述超级电容器浆料以水为主要溶剂，通过特定的加料量及加料顺序，使浆料在制备过程中时刻保持一种较好的粘度状态，充分利用粉体间的摩擦力，进行分散，最终获得一种分散性能好，固含量高达30％～40％的超级电容器浆料。另外，本专利技术采用水基作为溶剂，相比于传统方法中使用大量的有机溶剂N
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甲基吡咯烷酮，本专利技术所述超级电容器浆料更加绿色环保，且能够提高由其制备的超级电容器单体的容量和降低其内阻，可有效地提高超级电容器单体的能量密度及电性能。
[0011]作为本专利技术所述超级电容器浆料的优选实施方式，所述导电碳材料包括炭黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
[0012]作为本专利技术所述超级电容器浆料的优选实施方式，所述超级电容器浆料的固含量为30～40％。
[0013]作为本专利技术所述超级电容器浆料的优选实施方式，所述超级电容器浆料的粘度为1800～3000mPa
·
S，所述超级电容器浆料的细度≤30μm。
[0014]第二方面，本专利技术提供了上述超级电容器浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)将水分为五份，将活性炭分为两份；
[0016](2)将第一份水和羧甲基纤维素钠加入到搅拌装置，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌30～40min，得到混合物料A；
[0017](3)向步骤(2)所述混合物料A中加入导电碳材料、N
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甲基吡咯烷酮和第二份水，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌120～150min，得到混合物料B；
[0018](4)向步骤(3)所述混合物料B中加入第一份活性炭和第三份水，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌120～150min，得到混合物料C；
[0019](5)向步骤(4)所述混合物料C中加入第二份活性炭和第四份水，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌300～360min，得到混合物料D；
[0020](6)向步骤(5)所述混合物料D中加入丁苯橡胶和第五份水，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌120～150min，得到所述超级电容器浆料。
[0021]本专利技术的专利技术人经过大量的研究发现，在制备超级电容器浆料的过程中，本专利技术采用特定的加料顺序和特定的加料量，同时控制搅拌速度和分散速度，相比于其他一次性加入全部原料以及其他加料方法制备超级电容器浆料的方法，本专利技术所述超级电容器浆料的制备方法能够使浆料时刻保持较好的粘度状态，从而充分借助粉体颗粒之间的摩擦力，使得超级电容器浆料达到均匀分散，有效解决了超级电容器浆料易分层、分散效果较差的问题；另外，采用本专利技术制备方法得到的超级电容器浆料还具有固含量高和导电性优异的性能，可获高面密度的电极片，在相同规格下，可有效节省超级电容器电极片的使用面积。
[0022]作为本专利技术所述超级电容器浆料的制备方法的优选实施方式，按水的总质量计，第一份水的质量分数为71～75％，第二份水的质量分数为1～5％，第三份水的质量分数为4～8％，第四份水的质量分数为5～9％，第五份水的质量分数为3～7％；
[0023]按活性炭的总质量计，第一份活性炭的质量分数为50％，第二份活性炭的质量分数为50％。
[0024]采用本专利技术所述超级电容器浆料的制备方法将水分为五份并限定其质量分数，且将活性炭平均分成两份，同时控制各组分的加入顺序，能够更好地控制固含量较高时超级电容器浆料在制备过程中的分散程度，完全克服了传统方法中因水或其他组分的一次性加入而导致出现结块、无法正常搅拌和出料的缺陷。
[0025]第三方面，本专利技术还提供了上述超级电容器浆料在超级电容器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器浆料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：60～70％溶剂和30～40％溶质；所述溶剂包括以下质量百分比的组分：96～99％水和1～4％N
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甲基吡咯烷酮；所述溶质包括以下质量百分比的组分：82～87％活性炭、7～12％导电碳材料、4～5％羧甲基纤维素钠和1～2％丁苯橡胶。2.如权利要求1所述的超级电容器浆料，其特征在于，所述导电碳材料包括炭黑、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。3.如权利要求1所述的超级电容器浆料，其特征在于，所述超级电容器浆料的固含量为30～40％。4.如权利要求1所述的超级电容器浆料，其特征在于，所述超级电容器浆料的粘度为1800～3000mPa
·
S，所述超级电容器浆料的细度≤30μm。5.如权利要求1～4任一项所述的超级电容器浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将水分为五份，将活性炭分为两份；(2)将第一份水和羧甲基纤维素钠加入到搅拌装置，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌30～40min，得到混合物料A；(3)向步骤(2)所述混合物料A中加入导电碳材料、N
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甲基吡咯烷酮和第二份水，加料完成后，设置搅拌装置的公转速度为30～45r/min，分散速度为2800～3500r/min，搅拌120～150min，得到混合物料B；(4)向步骤(3)所述混合物料B中加入第一份活性炭和第三份水，加料完成后，设置搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁建才，农剑，赵勇刚，胡永清，朱归胜，
申请(专利权)人：广东风华超容科技有限公司，
类型：发明
国别省市：