超级电容器电极片制造技术

本发明专利技术提供了一种超级电容器电极片，包括作为集电极的金属箔、活性材料、导电剂、以及有机粘接剂，其中，所述金属箔为金属光箔，所述超级电容器电极片还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂将所述有机粘接剂和所述金属光箔连接，以使所述活性材料粘接于所述金属光箔上。在本发明专利技术的超级电容器电极片中，不增加粘接剂用量的情况下，通过引入了将有机粘接剂和金属光箔连接的硅烷偶联剂，从而相比于在超级电容器电极片中单纯采用有机粘结剂而言，本发明专利技术采用硅烷偶联剂提高了活性材料粘接在金属光箔的强度，使得依据本发明专利技术的超级电容器电极片在整体上达到非常理想的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超级电容器，尤其涉及一种超级电容器电极片。
技术介绍
超级电容器是近些年来发展起来的介于传统静电电容器和化学电源之间的、基于 电极/溶液界面电化学过程的特种储能元件。在超级电容器的制作过程中，一般是将制备的含活性材料的浆料涂布集流体上， 从而制成电极片。电极片经过切割、铆接引线之后，按照隔膜纸、电极片、隔膜纸、电极片的 顺序卷绕成电容器芯包，随后将电容器芯包置于电容器壳体内，再配上端盖，然后对电容器 芯包进行电解液浸渍，最后密封注液孔，从而制作成超级电容器。在超级电容器的制作过程中，核心技术在于电极材料和电极片的制作工艺。通常， 超级电容器的极片制作工艺采用单层涂覆式，即在集电极上直接涂覆活性材料浆料。由于 活性材料层与集电极之间的结合紧密程度将影响电容器的内阻，因此在单层涂覆工艺中， 在活性材料层中需加入较多的粘结剂。对于尺寸规格确定的超级电容器产品而言，由于粘 接剂用量加大，导致活性材料的量减少，进而导致超级电容器的能量密度降低。为了提高活性材料层和集电极之间的导电性和结合力，同时减少在活性材料层中 的粘结剂的用量，中国专利公开CN101562078A公布了一种超级电容器的电极片的制备方 法，其中，在活性材料层和集电极层之间涂覆有导电粘结层，从而提高活性材料层和集电极 之间的导电性和结合力，同时减少在活性材料层中的粘结剂的用量。尽管在该专利中已经公开了集流体采用铝箔、腐蚀箔、铜箔、镍箔等，而且该专利 公开针对集流体采用铝箔(也可称为光铝箔)和腐蚀铝箔的两种情况进行了比较，发现采 用光铝箔作为集电极的超级电容器的内阻高于采用腐蚀铝箔的超级电容器的内阻。这是因 为在超级电容器中，光铝箔弱的表面附着力导致活性材料难以涂覆在光箔，即使在光箔上 涂覆上活性材料层，活性材料层也会在超级电容器产品的充放电循环过程中迅速剥落，导 致产品寿命较差。出于增强活性材料层与集电极之间的结合紧密程度考虑，若保持光箔本身不变， 则势必要加大粘结剂量或导电粘接剂用量，则依然产生了前述单层涂覆方式的缺陷。即，对 于尺寸规格确定超级电容器而言，粘结剂量或导电粘接剂用量增大会影响活性材料含量， 需要在导电剂含量和活性材料含量之间进行折衷，从而所制得的电极片在整体上不能达到 非常理想的性能。出于增强活性材料层与集电极之间的结合紧密程度考虑，若保持粘接剂本身为固 定，则需要改变光箔。从电容器的发展历史看，从最初铝电解电容器选择采用腐蚀铝箔(重 要原因之一在于增加电极面积和电容量)到现在的超级电容器(在超级电容器中，增加电 极面积是通过活性材料的高比表面积来实现的，采用腐蚀箔的主要目的是通过腐蚀箔的多 孔表面来增强活性材料层的附着力)，采用腐蚀箔作为集流体一直是电容器行业中惯用方 式。但是在采用腐蚀箔的超级电容器中，会存在着如下不足(1)腐蚀箔的机械强度和加工性能差，涂布过程中容易皱褶、断箔；(2)腐蚀箔由于其腐蚀工序导致其成本远高于光箔； (3)为了确保足够的机械强度，涂布用的腐蚀箔比光箔厚度大，这导致了产品能量密度的下 降。由此看出，由于集电极体本身和活性材料层之间的上述折衷关系，采用常规方式 制得的电极片在整体上不能达到非常理想的性能。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，为了克服集电极本身和活性材料层之间的折衷关系， 本专利技术的目的在于提供一种超级电容器电极片，所述超级电容器电极片在不增加粘接剂整 体用量的情况下于整体上达到非常理想的性能。针对专利技术的目的，本专利技术提供了一种超级电容器电极片，所述超级电容器电极片 包括作为集电极的金属箔、活性材料、导电剂、以及有机粘接剂，其中，所述金属箔为金属光 箔，所述超级电容器电极片还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂将所述有机粘接剂和所述 金属光箔连接，以使所述活性材料粘接于所述金属光箔上。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，所述活性材料粘接于所述 金属光箔上实现为将包括所述硅烷偶联剂、所述活性材料、所述导电剂、以及所述有机粘 接剂而制备的浆料涂布涂覆到所述金属光箔上。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，所述活性材料粘接于所述 金属光箔上实现为步骤一在所述金属光箔上涂覆硅烷偶联剂层；步骤二 在所述硅烷偶 联剂层上涂覆活性材料层，所述活性材料层包括活性材料、导电剂、以及有机粘接剂。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，所述活性材料粘接于所述 金属光箔上实现为步骤一在所述金属光箔涂覆导电粘结层，所述导电粘结层包含所述 硅烷偶联剂、所述导电剂以及所述有机粘接剂；以及步骤二 在所述导电粘结层上涂覆活 性材料层，所述活性材料层包含所述有机粘结剂、所述活性材料、以及所述导电剂；在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，所述活性材料粘接于所述 金属光箔上实现为步骤一在所述金属光箔涂覆硅烷偶联剂层，所述硅烷偶联剂层仅含 硅烷偶联剂；步骤二 在所述硅烷偶联剂层上涂覆导电粘结层，所述导电粘结层含有所述 导电剂和所述有机粘接剂；以及步骤三在所述导电粘结层上涂覆活性材料，所述活性材 料层包含所述有机粘结剂、所述活性材料、以及所述导电剂。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，在步骤一中，所述在作为集 电极的金属光箔涂覆导电粘结层包括子步骤一在溶剂中溶解粘结剂，分散导电剂和硅 烷偶联剂，制成固体物重量含量为5 25%的浆料，固体物中粘结剂含量为3 15%，导电 剂含量为80 95 %，硅烷偶联剂含量为0. 3 5 % ；以及子步骤二 将该浆料涂覆于集电极 表面，涂覆厚度为5 30 μ m ；子步骤三在80 140°C温度下通风干燥，以将导电粘结层形 成在集电极表面上。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，可选择地，在所述步骤二中，所述在导 电粘结层上涂覆活性材料的步骤包括子步骤子步骤一在溶剂中溶解有机粘结剂，分散 所述活性材料、所述导电剂，制成固体物重量含量为10 35%的浆料，固体物中有机粘结 剂含量为3 15%，活性材料含量为70 85%，导电剂含量为5 20% ；子步骤二 将该浆料涂于所述导电粘结层的表面；子步骤三在80 140°C温度下通风干燥，以在所述导电 粘结层上形成活性材料层。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述活性材料粘接于所述金 属光箔上的实现还包括步骤在涂覆所述活性材料后进行干燥并辊压至规定厚度，以获得 电极片成品。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述厚度为60 200μπι。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述金属光箔为铝箔、铜箔或镍箔。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述硅烷偶联剂的通式为 Y(CH2)nSiX3，其中Χ为可水解基团，所述可水解基团为氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧 基、或乙酰氧基；Y为有机官能团，所述有机官能团为乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧 基、巯基、或脲基；η = 0 3。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述导电剂为以下材料的一 种或一种以上的混合乙炔黑、碳黑、人造石墨、天然石墨。在依据本专利技术的所述超级电容器电极片中，优选地，所述有机粘结剂为聚四氟乙 烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、丙烯酸树脂中的至少一种。在依据本专利技术的所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器电极片，包括作为集电极的金属箔、活性材料、导电剂、以及有机粘接剂，其特征在于，所述金属箔为金属光箔，所述超级电容器电极片还包括硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂将所述有机粘接剂和所述金属光箔连接，以使所述活性材料粘接于所述金属光箔上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈乐茵，李锐，赵方辉，
申请(专利权)人：万星光电子东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：44