一种规模化制造超级电容器电极的方法技术

本发明专利技术提供了一种规模化制造超级电容器电极的方法，其特征在于包括以下操作步骤：(1)电极液运输：将电极液浆料通过真空高速搅拌机分散，通过筛网，运输至密闭全自动上浆系统，所述涂布方式采用单行或双行双面连续涂布；(2)正面涂布半干燥：采用连续涂布机和气流式导辊，启用全自动上浆系统，设定一定的干燥区域温度梯度烘干；(3)反面涂布：将半干燥处理的正面涂布电极进行反面涂布；(4)双面涂布电极全烘干：将所述双面涂布电极连续经过温度梯度干燥；(5)辊压；(6)分条。本发明专利技术提供的方法能够快捷、有效地规模化制造高附着性、低电阻、高电容量的超级电容器电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学储能器件领域，特别是涉及一种超级电容器电极。
技术介绍
超级电容器是一种介于二次电池和普通电容器之间的新型绿色储能器件，具有比电容量大、功率密度高、循环寿命长、充电时间短、免维护、使用温度宽(例如-40 75°C ) 和对环境无污染等特点，在电动汽车、电动玩具、后备电源、风能/太阳能等间歇性能源的储能装置、高能脉冲激光器等领域都具有重要的应用市场。未来超级电容器的广泛普及将有望从根本上改变电动车在交通领域中的位置，而且也将极大地改进风能、太阳能等间歇性可再生能源的利用性能，满足人们能源安全的需求，减少对石油的依赖。由于这些显著的社会经济效益，超级电容器已成为国际清洁能源领域的研究热点，备受各国政府和企业的关注。目前，美国、日本、俄罗斯、德国、韩国和法国等发达国家的一些知名公司凭借多年的研究开发和技术积累，占据着全球大部分市场。超级电容器的核心技术是高性能电极的制备，研究自主规模化制造高性能电极片，是推动现有超级电容器技术向大规模、商业化发展的迫切需要，蕴含着巨大的经济效益。然而，在我国，从事超级电容器研发的厂家数量尚在少数且技术水平有待提高。高性能电极片的制备过程包括电极液制备工序和涂敷程序。如公开号为 CN101140828A的中国专利申请(专利技术名称一种规模化生产的超级电容器)公开了一种超级电容器的制造方法，具体包括以下步骤(1)涂布A膜将制备好的导电涂料用涂布机涂布经过表面处理的集流体上；( 制备B膜含活性碳重量比为40 90%，含导电石墨重量比为2 50%，含粘合剂重量比为2 25%; (3)干法热压制备电极材料由A膜和B膜经加热压制而成，然后通过胶带分切机分条制成分条电极膜；(4)干法制备电极在卷绕机上将两条相同尺寸的分条电极膜夹上隔离膜制备而成电极；( 将电极放入铝制超级电容壳内，盖上盖子，经过激光焊接接通电极的正负极，注进电解液，再封口便制成超级电容器。以上方法为制备超级电容器的常规工艺，然而，依照该法所制备的超级电容器的附着性和质量并不理想，制备步骤复杂，不能实现快捷地大规模地涂布制造高附着性、低电阻，高电容量的超级电容器电极，在实际应用中仍存在较大的改进空间。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种能够快捷、有效地规模化制造高附着性、低电阻、高电容量的超级电容器电极的方法。为解决以上技术问题，本专利技术提供了，包括以下操作步骤1)电极液运输将电极液浆料通过真空高速搅拌机分散后，保持搅拌速度为50 400r/min，所述电极液浆料以水为分散溶剂，通过80-150目的筛网，运输至密闭全自动上浆系统；2)正面涂布半干燥采用连续涂布机和气流式导辊，将导电箔置于涂布机一端的导辊上，所述导电箔宽度为250 500mm，启动涂布机，设定四个干燥区域温度梯度80°C， 80°C，85°C，90°C并加热至预定值，打开干燥箱盖吹热风除去箱体内部分粉尘，保证涂膜洁净，待导电箔运输平稳无褶皱、裂缝时，启动自动上浆系统，开始正面涂布，涂布机速度为 3_8m/min ；3)反面涂布将步骤2、所述经过半干燥处理的正面涂布电极运输至涂布机另一端，进行反面涂布，涂布机速度为3-8m/min，进行双面涂布后的电极总厚度为220 260微米，所述双面涂布电极浆料总面密度为115 160g/m2 ；4)双面涂布电极全烘干将步骤幻所述双面涂布电极再连续经过四个温度梯度 95 0C，95°C，IOO0C，105 °C 的烘箱，进一步干燥；5)辊压将双面涂布电极进行连续辊压至厚度为200 230微米；6)分条将步骤幻所述辊压后电极分切成与电容器外壳相适应宽度的尺寸。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤1)所述筛网网孔为100目。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤1)所述电极液浆料的粘度为 2000 4000mPa · s。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤2~)所述导电箔为铝箔。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤幻所述铝箔宽度为 250mm，单行双面连续涂布，双面对齐公差为士0. 5mm。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤幻所述铝箔宽度为 500mm，双行双面连续涂布，双面对齐公差为士0. 5mm。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤幻所述进行双面涂布后的电极总厚度为260微米。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤幻所述双面涂布电极浆料总面密度为160g/m2。本专利技术所述的规模化制造超级电容器电极的方法中，步骤幻所述辊压后的电极厚度为230微米。附图说明附图1是根据本专利技术提供的方法制备的超级电容器的恒流充放电曲线图。附图2是宽度为250mm的铝电箔。附图3是宽度为500mm的铝电箔。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详述。实施例1以水为分散溶剂，并添加多孔碳粉、粘结剂、增稠剂、导电剂等，配制成电极液浆料。所述浆料粘度优选为2000mPa*s。将所述电极液浆料置于容积为100L的真空高速搅拌机中，开动搅拌桨，搅拌速度为200r/min，搅动浆料，直接转入密闭全自动上浆系统。浆料通过管道运输至涂布机浆料槽，所述管道进料端装有一直径为IOOmm的筛网，网孔为100 目。浆料运输速度根据涂布速度来调节，所述涂布速度优选为5m/min。使用连续涂布机和气流式导辊，将以上步骤所得到的浆料进行涂布。所述烘干箱采用电加热吹风。将宽度为250mm的铝箔置于涂布机一端的放导辊上，启动涂布机，设定干燥区温度优选为80°C，80°C，85°C，9(rC，并加热至预定值。打开干燥箱盖，吹热风除去箱体内部分粉尘，以保证涂膜洁净，待导电箔运输平稳无褶皱、裂缝时，启动自动上浆系统，并开始涂布。涂布机的涂布速度优选为5m/min，导电箔两边各预留15mm，公差在士0. 5mm。先进行正面涂布并半干燥，再进行反面涂布。进行反面涂布时，烘干箱的干燥温度梯度优选为 95°C，95°C，100°C，105°C。待涂布完毕，电极双面总厚度优选为260微米，双面对齐公差为士0.5mm。双面涂布电极浆料总面密度优选为160g/m2。收卷涂布好的电极。上述电极外观无杂质，无白点，无卷边、无褶皱和无气泡。在连续对辊机上进行辊压，辊压后的电极厚度优选为230微米。将辊压后电极再分切成两条尺寸与电容器外壳宽度相适应的分条电极。在卷绕机上将两条相同尺寸的分条电极与内夹隔膜卷绕，再放入铝制电容器壳内，经过激光焊接接通电极正负极，注入有机水电解液，封口，形成超级电容器器件。测试电流为20A，对所述超级电容器进行电化学性能评价。测试组装出的超级电容器的电容量为 3100法拉，等效串联电阻为0. 6mohm。实施例2以水为分散溶剂，并添加多孔碳粉、粘结剂、增稠剂、导电剂等，配制成电极液浆料。所述浆料粘度优选为4000mPa*s。将所述电极液浆料置于容积为100L的真空高速搅拌机中，开动搅拌桨，搅拌速度为400r/min，搅动浆料，直接转入密闭全自动上浆系统。浆料通过管道运输至涂布机浆料槽，所述管道进料端装有一直径为IOOmm的筛网，网孔为80目。 浆料运输速度根据涂布速度来调节，所述涂布速度优选为5m/min。使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种规模化制造超级电容器电极的方法，其特征在于包括以下操作步骤：１）电极液运输：将电极液浆料通过真空高速搅拌机分散后，保持搅拌速度为５０～４００ｒ／ｍｉｎ，所述电极液浆料以水为分散溶剂，通过８０－１５０目的筛网过滤后，运输至密闭全自动上浆系统；２）正面涂布半干燥：采用连续涂布机和气流式导辊，将导电箔置于涂布机一端的导辊上，所述导电箔宽度为２５０～５００ｍｍ，启动涂布机，设定四个干燥区域温度梯度８０℃，８０℃，８５℃，９０℃并加热至预定值，打开干燥箱盖吹热风除去箱体内部分粉尘，保证涂膜洁净，待导电箔运输平稳无褶皱、裂缝时，启动自动上浆系统，开始正面涂布，所述涂布机速度为３－８ｍ／ｍｉｎ；３）反面涂布：将步骤２）所述经过半干燥处理的正面涂布电极运输至涂布机另一端，进行反面涂布，涂布机速度为３－８ｍ／ｍｉｎ，进行双面涂布后的电极总厚度为２２０～２６０微米，所述双面涂布电极浆料总面密度为１１５～１６０ｇ／ｍ２；４）双面涂布电极全烘干：将步骤３）所述双面涂布电极再连续经过四个温度梯度９５℃，９５℃，１００℃，１０５℃的烘箱，进一步干燥；５）辊压：将双面涂布电极进行连续辊压至厚度为２００～２３０微米；６）分条：将步骤５）所述辊压后电极分切成与电容器外壳相适应宽度的尺寸。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：符若文，马云青，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81