一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法技术

本发明专利技术属于双电层电容器制备的技术领域，具体涉及一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法，首先将电极材料与乙炔黑、胶粘剂干粉按照一定比例混合，置于高压反应釜内，连续通入高压气体，搅拌后获得干态混合物，转移垂直辊压机中，于一定辊压下形成较薄的柔性电极；然后将其裁剪成大小相同的长方形柔性电极，并在柔性电极短边一侧涂覆导电胶，并将其分为正极和负极，且在正极涂导电胶上粘贴铝箔形成柔性正电极，在负极涂导电胶上粘贴铜箔形成柔性负电极；接下来，在柔性正电极和柔性负电极的极耳上涂覆粘结剂，并贴附于基质上，在基质上采用点胶点一圈胶，且所述点胶位置处于柔性电极边缘处；最后将中柔性正电极/基质和柔性负电极/基质以极耳两端输出方式正对放置，并在正电极和负电极中间涂覆有机凝胶电解液，经真空干燥后得到柔性双电层电容器。本发明专利技术可实现厚度薄且高能量密度的柔性双电层电容器的制备，方法简单、易于规模化生产。易于规模化生产。易于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法


[0001]本专利技术属于双电层电容器制备的
，具体涉及一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，柔性能源储存系统的研究和开发受到广泛关注，主要目标是将柔性电子技术应用于柔性显示器、便携式电子设备、可穿戴设备、电子传感器、健康监测器、电源备份、移动电话、笔记本电脑等设备。柔性双电层电容器被认为是一个有希望的柔性能源储存系统。特别是，双电层电容器由于其快速的充电存储能力和超长循环稳定性而备受关注。
[0003]然而，柔性双电层电容器产生的能量密度低，这限制了柔性双电层电容器在电子应用中的使用，其中低能量密度主要来自低电压窗口和比电容(E＝1/2CV2)。同时柔性电极的制造还未实现产业化。如果上述短板得到解决，柔性双电层电容器将商业化和广泛使用。因此，设计和开发一种新型的高能量密度的柔性双电层电容器具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]针对上述现有领域存在的问题，本专利技术的目的是提供一种厚度薄且高能量密度的柔性双电层电容器的制备方法。为实现本专利技术的目的，采用如下技术方案：
[0005]一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将电极材料与乙炔黑、胶粘剂干粉按照一定比例混合，置于高压反应釜内，连续通入高压气体，搅拌4
‑
6h，获得干态混合物；
[0007](2)将(1)中干态混合物置于垂直辊压机中，于10
‑
50吨的辊压下形成厚度为30
‑
200μm的厚度柔性电极；
[0008](3)将(2)中柔性电极裁剪成大小相同的长方形柔性电极，然后在柔性电极短边一侧涂覆3
‑
5μm厚的导电胶；
[0009](4)将(3)中涂覆有导电胶的柔性电极分为正极和负极，并且在正极涂导电胶处于80
‑
120℃条件下粘贴铝箔形成柔性正电极，在负极涂导电胶处于80
‑
120℃条件下粘贴铜箔形成柔性负电极；
[0010](5)分别将(4)中柔性正电极和柔性负电极的极耳上涂覆3
‑
10μm厚的粘结剂，并贴附于基质上，所述基质的大小大于柔性电极；并在基质上采用点胶点一圈胶，且所述点胶位置处于柔性电极边缘处；
[0011](6)将(5)中柔性正电极/基质和柔性负电极/基质以极耳两端输出方式正对放置，并在正电极和负电极中间涂覆有机凝胶电解液，然后将其至于真空箱内，于40
‑
60℃真空干燥2h，得到柔性双电层电容器；
[0012]其中，所述有机凝胶电解液配置方法为：在80
‑
110℃范围内，将电解质盐、溶剂和高分子聚合物按照一定的比例混合搅拌3
‑
6h，后形成有机凝胶。
[0013]优选的，步骤(1)中所述电极材料包括活性炭、碳气凝胶、石墨烯和碳纳米管的多
孔碳材料，所述电极材料的比表面积高于1500m2/g，且所述电极材料的堆积密度高于0.4g/cm3；所述胶粘剂干粉为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种。
[0014]优选的，步骤(1)中所述电极材料、乙炔黑与胶粘剂干粉的质量比为(90
‑
93)：(1
‑
3)：(4
‑
9)。
[0015]优选的，步骤(1)中所述高压气体为空气、氮气、氩气、氦气。
[0016]优选的，步骤(3)中所述导电胶成分为树脂、石墨烯和碳纳米管，其质量比为8：1：1。
[0017]优选的，步骤(5)中所述粘结剂为醋酸乙烯树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂、聚丙烯酸酯氯化橡胶、乙烯
‑
醋酸乙烯共聚物或聚苯乙烯中的一种；
[0018]优选的，步骤(5)中所述基质为聚氯乙烯、聚乙烯醇、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物或聚甲基丙烯酸甲酯柔性板材中的一种，且所述基质的厚度为10
‑
20μm。
[0019]优选的，步骤(5)中所述点胶的成分为三元乙丙橡胶、顺丁橡胶或氯丁橡胶中的一种。
[0020]优选的，步骤(6)中所述电解质盐为N,N
‑
二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐或N
‑
乙基吡咯烷鎓四氟硼酸盐中的一种；所述溶剂为三甲基磷酸酯、3
‑
甲氧基丙腈或甲氧基乙腈中的一种；所述高分子聚合物为聚癸二酰乙二胺、聚氨基双马来酰亚胺或聚氨基双马来酰亚胺中的一种。
[0021]优选的，步骤(6)中所述电解质盐、溶剂和高分子聚合物的质量比为6：3：6。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术可实现500μm厚双电层电容器的制备，且所制得的柔性双电层电容器的电压达到3.0V、能量密度达到10.2Wh/kg、最大功率达到4kW/kg；整体制备方法简单、易于规模化生产。
附图说明
[0024]图1为本专利技术一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术一种柔性双电层电容器的装配图。
具体实施方式
[0026]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做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。
[0027]具体实施例1
[0028]将比表面积1720m2/g、堆积密度0.43g/cm3的活性炭与乙炔黑、聚四氟乙烯干粉按照90：3：7的质量比混合，置于高压反应釜内，连续通入高压空气，搅拌4h，获得干态混合物。将干态混合物置于垂直辊压机中，给定20吨辊压，形成150μm厚度柔性电极。将柔性电极裁剪成大小相同的长方形柔性电极，后在柔性电极短边一侧涂3μm厚度导电胶。将涂导电胶的柔性电极分为正极和负极，正极涂导电胶处在80℃条件下粘贴铝箔形成柔性正电极，负极涂导电胶处在80℃条件下粘贴铜箔形成柔性负电极。分别将柔性正电极和柔性负电极的极
耳上涂覆3μm的醋酸乙烯树脂，并贴附于10μm聚氯乙烯柔性板上，聚氯乙烯柔性板的大小大于柔性电极，同时聚氯乙烯柔性板上点一圈三元乙丙橡胶，点胶位置处于柔性电极边缘处。将柔性正电极/基质和柔性负电极/基质以极耳两端输出方式正对放置，并在正电极和负电极中间涂覆有机凝胶电解液(在80℃，将N，N
‑
二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐、三甲基磷酸酯和聚癸二酰乙二胺按照6：3：6质量比，混合搅拌3h，后形成有机凝胶)，后至于真空箱内，40℃，真空保持2h，得到450μm柔性双电层电容器。
[0029]将柔性双电层电容器进行恒电流充放电测试，电压达到3.0V、能量密度达到10.5Wh/kg、最大功率可达4.2kW/kg，并测试循环1万次以后的能量密度达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性双电层电容器电极及器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将电极材料与乙炔黑、胶粘剂干粉按照一定比例混合，置于高压反应釜内，连续通入高压气体，搅拌4
‑
6h，获得干态混合物；(2)将(1)中干态混合物置于垂直辊压机中，于10
‑
50吨的辊压下形成厚度为30
‑
200μm的厚度柔性电极；(3)将(2)中柔性电极裁剪成大小相同的长方形柔性电极，然后在柔性电极短边一侧涂覆3
‑
5μm厚的导电胶；(4)将(3)中涂覆有导电胶的柔性电极分为正极和负极，并且在正极涂导电胶处于80
‑
120℃条件下粘贴铝箔形成柔性正电极，在负极涂导电胶处于80
‑
120℃条件下粘贴铜箔形成柔性负电极；(5)分别将(4)中柔性正电极和柔性负电极的极耳上涂覆3
‑
10μm厚的粘结剂，并贴附于基质上，所述基质的大小大于柔性电极；并在基质上采用点胶点一圈胶，且所述点胶位置处于柔性电极边缘处；(6)将(5)中柔性正电极/基质和柔性负电极/基质以极耳两端输出方式正对放置，并在正电极和负电极中间涂覆有机凝胶电解液，然后将其至于真空箱内，于40
‑
60℃真空干燥2h，得到柔性双电层电容器；其中，所述有机凝胶电解液配置方法为：在80
‑
110℃范围内，将电解质盐、溶剂和高分子聚合物按照一定的比例混合搅拌3
‑
6h，后形成有机凝胶。2.根据权利要求1所述柔性双电层电容器电极及器件的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述电极材料包括活性炭、碳气凝胶、石墨烯和碳纳米管的多孔碳材料，所述电极材料的比表面积高于1500m2/g，且所述电极材料的堆积密度高于0.4g/cm3；所述胶粘剂干粉为聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯中的一种。3.根据权利要求1或2所述柔性双电层电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄祖琼，
申请(专利权)人：南通宇华新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：