超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法技术

一种超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，将集电极进行交流双面腐蚀，得到腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式Ｒ２ＨＮＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＲ１）３物质的水溶液中处理；然后在溶剂中溶解粘接材料，分散活性材料和导电材料，制成浆料，将该浆料涂于腐蚀集电极双表面，干燥，压至厚度为３０～３００μｍ，形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极，将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入隔极膜，然后卷绕成芯子。本发明专利技术制备的电极用于超级电容器时，在大电流工作条件下不会对铝箔产生明显腐蚀，进而保证了集电极与极化极间粘接强度，从而可稳定电容器性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子
，涉及超级电容器制作方法，具体涉及一种超级电容器电极的制作方法。
技术介绍
超级电容器作为一种绿色储能产品，由于其大功率、长寿命、宽工作温度范围等特 征已经在数码产品如摄像机、相机、PDA、手机；笔记本电脑、智能仪表、税控机等领域中广泛 应用。尤其近几年所爆发的能源危机已引起各国对新能源产品尤其是电动汽车的重视世界 各大汽车厂都在开发混合电动车或电动车，超级电容器的大功率、长寿命、宽工作温度范围 等特点非常适合在电动汽车中应用可提高车辆在启动加速爬坡时动力输出性能同时也延 长电池寿命。超级电容器作为在动力输出中应用时主要利用大电流充放电特性这就要求采 用圆柱式有机电解液超级电容器，电容器在制作时要求电极导电性高、电极间各种物质接 触紧密电极中的集电极一般使用耐电化学腐蚀的高纯铝，但在电容器单元内部由于存有少 量水和金属杂质所以电容器在大电流工作时会对铝箔产生腐蚀进而降低集电极与极化极 间粘接强度从而影响电容器性能，在以往技术中主要采用铝箔表面电镀钛或钛化合物或表 面包覆导电胶来提高铝箔抗腐蚀性以往技术主要存在成本高、制作复杂或性能不稳定等问 题。
技术实现思路
针对目前超级电容器电极及其生产技术存在的问题，本专利技术提供一种超级电容器 的耐腐蚀电极的制作方法，解决集电极与极化极的腐蚀性问题。 本专利技术中极化极由电极活性材料、导电材料和粘接剂材料构成，极化极与金属集 电极形成一体，构成超级电容器的电极。工作时，电极浸入有机电解液中。 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3或-C CH3CH3CH3 ;R2 :-H、 -CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3、 -C CH3CH3CH3、 -CH具、_CH2CH2NH2、 _CH2CH2CH2NH2或_CH2CH2CH2CH2NH2 。 处理剂水溶液质量浓度为0. 01% 99. 99%。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶 等超级电容器常规使用的粘接剂，其在极化极中的含量为2 20% (质量比)，含量2%及 以上就能得到所需电极片强度，但粘接剂含量过高极化极电阻变大，最好在5 15%。 极化极中电极材料(活性材料)使用电化学不活泼的高比表面积活性炭、碳黑、碳 纳米管或导电聚合物(例如聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩)、金属氧化物(例如LiMn02、 LiCo02、 LiTi407或LiNi02)等活性材料。活性材料在极化极中含量60 96% (质量比)。其中活性炭比表面积1000 2500m7g，碳黑比表面积100 300m7g，碳纳米管比表面积100 500m7g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨或乙炔黑等导电材料，导电材料在极化极中 比例为2% 20% (质量比)。要求导电材料粒度1 5iim。 综上，制备本专利技术的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂2% 20%，活性材 料60% 96%，导电材料2% 20%。 金属集电极最好是铝或铝合金，特别是纯度在99. 9%以上、铜含量在0. 01% (质 量比)以下的金属铝，要求金属集电极表面粗糙，可与极化极良好接触，为使表面粗糙可采 用化学腐蚀或交流电化学腐蚀的方法处理。 有机电解液没有特殊规定，众所周知有机溶剂中含有离解性的盐表示为 R^iy^NYJiiyy^PY,!^!^!^!^为烷基可相同也可不相同；Y为BF4—、PF6—、C104—、CF3S03—等 的阴离子构成，溶解在有机溶剂中形成有机电解液。 对于上面有机溶剂是碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、环丁砜、 碳酸乙烯酯或最好使用它们的混合溶剂。 隔极膜采用纤维素系电解纸、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯或多孔聚乙烯，其中最 好使用耐热性强含水率低的多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率60% 95%，厚度 20 100 ii m，孑L径0. 05 0. 2 ii m。 本专利技术电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为15 40iim、粗糙度单侧厚度为1. 0 6.0iim的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有R2HNCASi(0R丄通式(I)物质的水溶液 中，其水溶液浓度为0.01% 99.99%，浸渍时间为1秒 300秒；在乙醇、异丙醇或甲乙酮 等溶剂中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体 物体积含量为10 25%的浆料，将该浆料用涂胶刀或涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表 面，100 15(TC干燥10 80分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为30 300 y m，使 极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的 带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入厚度20 100iim的隔极膜， 然后巻绕成直径为5 80mm、高6 160mm的圆柱形芯子，也可以巻绕成长为16 80mm、 宽为16 60mm、高30 170mm的横截面为矩形的芯子。将巻好的芯子100 150。C真空 干燥6 50h。 采用本专利技术方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子外加直流电压后装于有底圆筒壳或有底矩形筒壳中，引线两端采用激光机焊接在电容器壳上封口即可，有底圆筒壳或有底矩形筒壳最好是铝制的。 本专利技术制备的电极用于超级电容器时，在大电流工作条件下不会对铝箔产生明显 腐蚀，进而保证了集电极与极化极间粘接强度，从而可稳定电容器性能。采用本专利技术制备的 电极的超级电容器，在环境温度为45t:、直流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行 充放电周期试验，2万次后容量保持率可达到90% 。具体实施例方式所采用的原料通式(I)的物质来自渤海大学精细化研究所，其余均为市售产品。 实施例1 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH3 R2 :—H 处理剂水溶液质量浓度为50 % 。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积活性炭，活性炭比表面积 2000m2/g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度3ym。 综上，制备本专利技术的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂10%，活性材料80%，导电材料10%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。 有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。 隔极膜采用人造纤维素纸，要求隔极膜孔隙率80% ，厚度60 ii m，孔径0. 1 y m。 电极的制作方法如下。 对集电极进行交流双面腐蚀，得到腐蚀铝箔厚度为25ym，粗糙度单侧厚度为 2. 0 ii m，在两万倍的电子显微镜下观察表面成海绵状，腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于：将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为１５～４０μｍ、粗糙度单侧厚度为１．０～６．０μｍ的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式（Ⅰ）物质的水溶液中，其水溶液浓度为０．０１％～９９．９９％，浸渍时间为１秒～３００秒；在乙醇、异丙醇或甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散活性材料和导电材料，制成固体物体积含量为１０～２５％的浆料，将该浆料用涂胶刀或涂布机涂于腐蚀集电极双表面，１００～１５０℃干燥１０～８０分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为３０～３００μｍ，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极，将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入厚度２０～１００μｍ的隔极膜，然后卷绕成圆柱形芯子，或卷绕成横截面为矩形的芯子，将卷好的芯子１００～１５０℃真空干燥６～５０ｈ；通式（Ⅰ）的物质为：Ｒ↓［２］ＨＮＣ↓［３］Ｈ↓［６］Ｓｉ（ＯＲ↓［１］）↓［３］（Ⅰ）Ｒ↓［１］：－ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］、－ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］或－ＣＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］；Ｒ↓［２］：－Ｈ、－ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］、－ＣＨＣＨ↓［３］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［３］、－ＣＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］ＣＨ↓［３］、－ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］、－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］或－ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＣＨ↓［２］ＮＨ↓［２］。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李文生，姚建勋，常亮，格根塔娜，
申请(专利权)人：锦州凯美能源有限公司，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]