一种超级电容器电极匀浆浆料及其制备工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种超级电容器电极匀浆浆料及其制备工艺，浆料中活性炭、导电剂、分散剂、粘结剂乳液的质量比为100：1

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器电极匀浆浆料及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及超级电容器电极制造领域，尤其是涉及一种超级电容器电极匀浆浆料及其制备工艺。

技术介绍

[0002]超级电容器是一种大功率环保储能元器件，与锂离子电池相比，其功率密度高1
‑
2个数量级，因此，在风力发电、智能电网、电力储能、轨道交通、运用设备等众多领域有着广泛的应用前景。超级电容器电池因其具有功率密度大、重量轻、充电快、无记忆效益、使用寿命长等特点，已成为大多数国家重点研发的方向。
[0003]超级电容器大致上由壳体、极片、隔膜和电解液构成，而极片包含了电容器制造的主要核心技术，其制造质量和产能成为大多数生产厂家研究和提高的课题。电极制造过程中，活性炭、导电剂、粘结剂与溶剂的混合作业称为匀浆，其原理是将粉剂与溶剂通过密闭搅拌机搅拌均匀，形成浆料后，均匀的涂在箔材上，再烘干成为极片，最后碾压剪切成型。作为电极制造的第一道工序，必须将活性炭与溶剂、导电剂充分混合，长时间低速搅拌，依靠小球之间的摩擦力形成均匀分散的浆料，才能达到性能要求，通常在保证匀浆质量的前提下匀浆时间为3
‑
6小时，更有甚者达到8小时之久，这种低效率的工艺与之后的碾压、剪切、单体装配的产能是严重不匹配的，只有通过增加匀浆设备或者后序间歇停产来匹配产能，严重制约了超级电容器产业的发展。因此，迫切需要开发出一种快速匀浆的工艺方法来提高匀浆效率，同时极片性能与原工艺相当或甚者高于原工艺，最终提高电极制造的产能。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种超级电容器电极匀浆浆料。
[0005]本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种超级电容器电极匀浆浆料，由活性炭、导电剂、分散剂和粘结剂乳液组成，所述活性炭、导电剂、分散剂、粘结剂乳液的质量比为100：1
‑
10：1
‑
10：1
‑
10，所述粘结剂乳液中为40％粘结剂和60％溶剂，其中，所述粘结剂乳液为丁苯橡胶乳液SBR、聚丙烯酸钠乳液(PAA)、聚四氟乙烯PTFE乳液中至少一种，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或者去离子水；所述导电剂为石墨、碳纳米管或炭黑；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)或羧甲基纤维素钠(CMC)。
[0008]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料，所述活性炭、导电剂、分散剂、粘结剂乳液的质量比为100：3：5：7。
[0009]上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，包括下述步骤：
[0010](1)将活性炭、导电剂粉末和分散剂加入到搅拌罐中，密闭搅拌，得到干粉混合物；
[0011](2)向干粉混合物中加入溶剂，搅拌后，得到浆料一次初始半成品；
[0012](3)向干粉混合物中加入溶剂，搅拌后增加高速分散，得到浆料二次初始半成品；
[0013](4)再经过2
‑
5次向浆料二次初始半成品中加入溶剂，均匀搅拌，得到浆料最终半成品；
[0014](5)向浆料最终半成品中加入粘结剂乳液，均匀搅拌1min
‑
15min后，得到最终的浆料成品。
[0015]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或者去离子水。
[0016]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(1)中搅拌桨速度和分散桨速度分别是20rpm
‑
50rpm和1000rpm
‑
1500rpm,根据桨叶和罐体的尺寸可以调整转速。
[0017]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(2)中搅拌桨速度是20rpm
‑
40rpm。
[0018]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(3)中搅拌桨速度和分散桨速度分别是30rpm
‑
60rpm和1500rpm
‑
3000rpm,根据桨叶和罐体的尺寸可以调整转速。
[0019]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(4)中搅拌桨速度和分散桨速度分别是20rpm
‑
50rpm和300rpm
‑
1500rpm,根据桨叶和罐体的尺寸可以调整转速。
[0020]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(5)中搅拌桨速度和分散桨速度分别是20rpm
‑
50rpm和200rpm
‑
500rpm,根据桨叶和罐体的尺寸可以调整转速。
[0021]优选的，上述超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，所述步骤(1)中混合搅拌时间为1
‑
10min；步骤(2)中混合搅拌时间为5
‑
15min；步骤(3)中混合搅拌时间为5
‑
30min；步骤(4)中混合搅拌时间为10
‑
30min；步骤(5)中混合搅拌时间为1
‑
10min。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]所述超级电容器电极匀浆浆料，其粘度为500
‑
800mPa
·
s，远低于原工艺的粘度，流动性优异，同时，其固体含量约为30％，远低于原工艺的固体含量，减少了涂敷误差，提高了电极的孔率，有利于进行低涂敷量涂敷作业；浆料的制备工艺具有如下优点：
[0024](1)活性炭、导电剂粉末、分散剂先高速干粉混合，确保混合均匀，形成干粉混合物；
[0025](2)不进行分散剂胶液的制备，省去此工序，减少了整体匀浆时间；
[0026](3)干粉混合物直接与溶剂进行高速混合，通过分散桨高速旋转产生的剪切力更有利于干粉与溶剂的充分混合，无颗粒产生，且效率高，节省时间；
[0027](4)整体匀浆时间为现有匀浆工艺的10％
‑
30％，大大节约了时间。
附图说明
[0028]图1是本专利技术所述的工艺与原工艺浆料粘度对比图；
[0029]图2是本专利技术所述的工艺与原工艺浆料固含量对比图；
[0030]图3是本专利技术所述的工艺浆料制作电极粘结力图；
[0031]图4是原工艺浆料制作电极粘结力图；
[0032]图5是本专利技术所述的工艺与原工艺浆料制作电极表面形貌对比图；
[0033]图6是本专利技术所述的工艺与原工艺浆料制作电容器电性能对比图；
[0034]图7是本专利技术所述的工艺与原工艺浆料制作电容器lifetime对比图。
具体实施方式
[0035]为进一步说明本专利技术，结合以下实施例具体说明：
[0036]实施例1
[0037]一种超级电容器电极匀浆浆料，具体制备工艺如下：
[0038]1)在1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器电极匀浆浆料，其特征在于：由活性炭、导电剂、分散剂和粘结剂乳液组成，所述活性炭、导电剂、分散剂、粘结剂乳液的质量比为100：1
‑
10：1
‑
10：1
‑
10，所述粘结剂乳液中为40％粘结剂和60％溶剂，其中，所述粘结剂乳液为丁苯橡胶乳液SBR、聚丙烯酸钠乳液、聚四氟乙烯PTFE乳液中至少一种，所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或者去离子水；所述导电剂为石墨、碳纳米管或炭黑；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮或羧甲基纤维素钠。2.根据权利要求1所述的超级电容器电极匀浆浆料，其特征在于：所述活性炭、导电剂、分散剂、粘结剂乳液的质量比为100：3：5：7。3.权利要求1所述的超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，其特征在于：包括下述步骤：(1)将活性炭、导电剂粉末和分散剂加入到搅拌罐中，密闭搅拌，得到干粉混合物；(2)向干粉混合物中加入溶剂，搅拌后，得到浆料一次初始半成品；(3)向干粉混合物中加入溶剂，搅拌后增加高速分散，得到浆料二次初始半成品；(4)再经过2
‑
5次向浆料二次初始半成品中加入溶剂，均匀搅拌，得到浆料最终半成品；(5)向浆料最终半成品中加入粘结剂乳液，均匀搅拌1min
‑
15min后，得到最终的浆料成品。4.根据权利要求3所述的超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，其特征在于：所述溶剂为N
‑
甲基吡咯烷酮或者去离子水。5.根据权利要求3所述的超级电容器电极匀浆浆料的制备工艺，其特征在于：所述步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵程，潘海丽，高玉双，吕明，段泉滨，尹子振，马猛，
申请(专利权)人：天津力神超电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：