一种耐高温长寿命超储器件纸膜及制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐高温长寿命超储器件纸膜及制备方法，属于超储器件纸膜领域。所述耐高温长寿命超储器件纸膜，由以下成分组成：微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素、复合粉剂。本发明专利技术的耐高温长寿命超储器件纸膜，能够有效提高超储器件纸膜的耐高温性能和强度性能，用于超储器件的生产过程中，不易断纸，加工性能好，有效提高超储器件生产效率及良品率；耐高温长寿命超储器件纸膜长时间浸渍在较高温度的电解液中，不易老化，能够有效保持良好的强度性能及电性能，工作稳定性好，充放电性能好，使用寿命长。使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温长寿命超储器件纸膜及制备方法


[0001]本专利技术涉及超储器件纸膜领域，尤其是涉及一种耐高温长寿命超储器件纸膜及制备方法。

技术介绍

[0002]为了合理利用能源并提高能量的利用率，需要采用一种储能装置，将一段时期内暂时不用的多余能量通过某种方式收集并储存起来，在使用高峰时再提取使用，或者运输至能量短缺的地区进行使用，这种方法就是能量存储。随着新能源技术日新月异的快速发展，市场对于储能设备的需求越来越大。超储器件（超级电解电容）是近年随着材料科学的突破而出现的一种新型功率型电子元器件，是一种介于传统电容器和电池之间的新型电储能器件，其机制是物理储能，具有功率大、寿命长，安全性好等优势，在众多应用领域内具有不可替代的地位。
[0003]超储器件填补了普通电容器与电池之间的比能量与比功率空白，具有高至数千法拉的电容量，瞬间放电电流可达数千安培。简言之，它同时具有电池的电容量和电容器的快速充放电性能，同时还具有安全可靠、适用范围宽的特点，是改善和解决电能动力性能应用的突破性元器件，而且不会像化学电池或蓄电池那样对环境造成污染。
[0004]超储器件的应用领域主要包括有：小功率电子设备的后备电源、替换电源或主电源；电动汽车或混合动力汽车的动力电源；可再生能源发电储能（风力发电等）；瞬时功率补偿；变频驱动系统能量缓冲；军事装备等。
[0005]超储器件中的纸质隔膜（简称纸膜）是超储器件的核心器件之一，纸膜位于超储器件的两个电极之间，与电极一起完全浸润在电解液中，在超储器件的反复充放电过程中起到隔离作用，阻止电子传导，防止两极接触导致的内部短路。同时，纸膜的孔径需小于电极表面活性物质的最小粒径，以防止电极表面活性物质通过引起短路。
[0006]专利技术人经研究发现，现有的超储器件纸膜的耐高温性能不理想，超储器件纸膜长时间浸渍在较高温度的电解液中，易于脱水老化，纸膜强度性能及电性能衰退明显，进而导致超储器件的充放电次数减少，工作稳定性差，影响超储器件的使用寿命。同时，现有的超储器件纸膜在用于超储器件的生产过程中，存在有断纸问题，影响生产效率及良品率，其加工性能有待进一步提高。
[0007]中国专利CN101696558A公布了一种超级电解电容器纸，所述超级电解电容器纸由菠萝麻纤维和天丝纤维抄纸构成。按重量百分比计，所述超级电解电容器纸中菠萝麻纤维含量为10
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80%，天丝纤维含量为20
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90%。该专利的超级电解电容器纸虽然具有紧度低，孔径小的优点，但是在实际应用过程中，所述超级电解电容器纸长时间浸渍在较高温度的电解液中，易于脱水老化，纸膜强度性能及电性能衰退明显，会导致超储器件的充放电次数减少，工作稳定性不理想，影响超储器件的使用寿命。
[0008]中国专利CN111254745A公布了一种超级电解电容器纸及其制备方法与应用，所述超级电容器纸，按照重量百分比计，由5
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30%PET纤维、70
‑
95%天丝纤维以及干强剂构成，所
述干强剂占PET纤维与天丝纤维总重量的0.3
‑
1%。但是该专利的超级电容器纸，由于采用了不含氢键的PET纤维为原料，其强度性能及耐高温性能不理想，长时间浸渍在较高温度的电解液中，超储器件的充放电次数减少，工作稳定性差；并且，其用于超储器件的生产过程中，存在有断纸问题，加工性能不理想。

技术实现思路

[0009]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种耐高温长寿命超储器件纸膜及制备方法，有效提高超储器件纸膜的耐高温性能和强度性能，用于超储器件的生产过程中，不易断纸，加工性能好，有效提高超储器件生产效率及良品率；耐高温长寿命超储器件纸膜长时间浸渍在较高温度的电解液中，不易老化，能够有效保持良好的强度性能及电性能，工作稳定性好，充放电性能好，使用寿命长。
[0010]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种耐高温长寿命超储器件纸膜，由以下成分组成：微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素、复合粉剂；所述微纤化纤维为Lyocell纤维；所述骨架纤维可以为以下至少之一：麻浆纤维、龙须草纤维；骨架纤维也可以包括有其他的现有常规骨架纤维；所述复合粉剂，包括有：纳米二氧化锆、纳米氧化镧。
[0011]进一步的，按重量份计，所述超储器件纸膜中微纤化纤维的用量为30
‑
90份，骨架纤维的用量为5
‑
50份，改性纳米纤维素的用量为1
‑
30份；所述超储器件纸膜中，复合粉剂的添加量为，微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素总重量的1
‑
3wt%。
[0012]优选的，按重量份计，所述超储器件纸膜中微纤化纤维的用量为60
‑
70份，骨架纤维的用量为15
‑
25份，改性纳米纤维素的用量为10
‑
15份；所述超储器件纸膜中，复合粉剂的添加量为，微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素总重量的1.5
‑
3wt%。
[0013]进一步的，所述改性纳米纤维素的制备方法，由以下步骤组成：预处理、改性处理。
[0014]所述预处理，将纳米纤维素投入至去离子水中，超声分散均匀，获得预分散液；搅拌条件下，升温至50
‑
60℃，保温滴加预处理液，预处理液滴加完成后，继续搅拌40
‑
60min，然后超声震荡30
‑
40min；分离出固体物，固体物经去离子水洗涤，干燥，制得预处理物；所述预处理液为烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液。
[0015]所述改性处理，将预处理物投入至3
‑
5倍重量的氢氧化钠溶液中，分散均匀后，加入改性液，搅拌升温至45
‑
55℃，保温回流搅拌5
‑
8h后，自然冷却至常温；投入无水乙醇沉淀完全，分离出沉淀物，沉淀物经无水乙醇洗涤，冷冻干燥，制得改性纳米纤维素；所述改性液为2,3
‑
环氧丙基三甲基氯化铵的水溶液。
[0016]优选的，所述预处理中，纳米纤维素与去离子水的重量份比值为7
‑
9:100；预处理液中，烷基酚聚氧乙烯醚的浓度为7
‑
8wt%；预分散液与预处理液的体积比为1:0.3
‑
0.4。
[0017]优选的，所述改性处理中，预处理物与氢氧化钠溶液的重量份比值为1:2
‑
3；
氢氧化钠溶液的浓度为1.5
‑
2wt%；改性液中，2,3
‑
环氧丙基三甲基氯化铵的浓度为0.8
‑
1wt%；改性液与氢氧化钠溶液的体积比为0.5
‑
0.55:1。
[0018]进一步的，所述复合粉剂的制备方法为，将纳米二氧化锆、纳米氧化镧、硅烷偶联剂KH
‑
550、吐温
‑
80、去离子水投入至球磨机内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，所述超储器件纸膜由以下成分组成：微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素、复合粉剂；所述微纤化纤维为Lyocell纤维；所述骨架纤维包括有以下至少之一：麻浆纤维、龙须草纤维；所述复合粉剂，包括有：纳米二氧化锆、纳米氧化镧。2.根据权利要求1所述的耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，按重量份计，所述超储器件纸膜中微纤化纤维的用量为30
‑
90份，骨架纤维的用量为5
‑
50份，改性纳米纤维素的用量为1
‑
30份；所述超储器件纸膜中，复合粉剂的添加量为，微纤化纤维、骨架纤维、改性纳米纤维素总重量的1
‑
3wt%。3.根据权利要求1所述的耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，所述改性纳米纤维素的制备方法，由以下步骤组成：预处理、改性处理；所述预处理，将纳米纤维素投入至去离子水中，超声分散均匀，获得预分散液；搅拌条件下，升温至50
‑
60℃，保温滴加预处理液，预处理液滴加完成后，继续搅拌40
‑
60min，然后超声震荡30
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40min；分离出固体物，固体物经去离子水洗涤，干燥，制得预处理物；所述预处理液为烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液。4.根据权利要求3所述的耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，所述改性处理，将预处理物投入至3
‑
5倍重量的氢氧化钠溶液中，分散均匀后，加入改性液，搅拌升温至45
‑
55℃，保温回流搅拌5
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8h后，自然冷却至常温；投入无水乙醇沉淀完全，分离出沉淀物，沉淀物经无水乙醇洗涤，冷冻干燥，制得改性纳米纤维素；所述改性液为2,3
‑
环氧丙基三甲基氯化铵的水溶液。5.根据权利要求3所述的耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，所述预处理中，纳米纤维素与去离子水的重量份比值为7
‑
9:100；预处理液中，烷基酚聚氧乙烯醚的浓度为7
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8wt%；预分散液与预处理液的体积比为1:0.3
‑
0.4。6.根据权利要求4所述的耐高温长寿命超储器件纸膜，其特征在于，所述改性处理中，预处理物与氢氧化钠溶液的重量份比值为1:2
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【专利技术属性】
技术研发人员：初杰，李雪冰，王光民，于东兴，
申请(专利权)人：潍坊杰高非织材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：