一种超级电容器电极片的制备方法技术

一种超级电容器电极片的制备方法，所述的制备方法包含以下步骤：1)将碳基活性材料和碳基导电剂用第一分散设备分散5～60分钟得到混合物A；2)将水性粘结剂配制成质量浓度为1％～8％的水胶溶液B；3)将混合物A和水胶溶液B用第二分散设备分散20～240分钟得到浆料C；4)将浆料C涂到集流体上，干燥后经裁切和辊压后制成电极片。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
超级电容器也称电化学电容 器，是一种新型的储能元件，兼有常规电容器的功率密度大和化学电源能量密度高的优点，可快速充放电，使用寿命长，在电子、电力和汽车等领域都有广阔的应用前景。电极片的制备方法有两种一种是将活性物质、导电剂和粘结剂混合均匀，制成膜压覆在集流体上，干燥后裁制成电极片；另一种是将活性物质、导电剂和粘结剂混合均匀，通过涂布的方式涂在集流体上，干燥后裁制成电极片。为了减小电阻还要将所制备的电极片辊压至合适的厚度。将电极片通过叠片或卷绕成电芯放入超级电容器壳中，加入电解质溶液后封口，制成超级电容器。对于涂布方法而言，通常采用的做法是先将粘结剂溶于溶剂中并稀释得到胶溶液，然后将导电剂和活性物质加入胶溶液中混合得到浆料。这种工艺广泛应用于锂离子电池的电极片的制备中，但是对于超级电容器的电极片的制备来说，尤其是采用水性粘结剂和碳基材料的电极片，由于碳基活性材料和碳基导电剂的比表面积一般都比较大，并且碳基导电剂的表面是亲油疏水型的，因此碳基导电剂在水胶溶液中难于分散，所要花费的时间达6 7小时、或者时间更长，限制了生产效率，并且碳基导电剂的分散效果也不好。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有水性粘结剂体系涂布工艺中碳基导电剂难以分散和分散时间长的缺点，提供一种在短时间内均匀分散碳基导电剂得到浆料、制备极片的方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案，包含以下步骤I)使用第一分散设备将活性材料和碳基导电剂分散5 60分钟得到混合物A ；2)将水性粘结剂配制成质量浓度为I % 8 %的水胶溶液B ；3)使用第二分散设备将混合物A和水胶溶液B分散20 240分钟得到浆料C ；4)将浆料C涂到集流体上，干燥后经裁切和辊压后制成电极片；所述的第一分散设备可以是任意的可以用来分散粉体的设备，包括但是不限于搅拌机、球磨机、混合机。所述的第二分散设备选自球磨机、搅拌机、超声分散机、乳化机、胶体磨、研磨机中的一种。所述的活性材料为碳基活性材料。或者，所述的活性材料由碳基活性材料和锂离子插嵌材料按质量比50 95 5 50组成。所述碳基活性材料选自活性炭、介孔炭、活性的炭纤维、碳气凝胶、氧化石墨烯中的一种或多种；所述的锂离子插嵌材料选自天然鳞片石墨、天然微晶石墨、人造石墨、中间相碳微球、LiFePO4, LiMn2O4, LiCoO2, LiNiO2, LiCo1/3Ni1/3Mn1/302, Li4Ti5O12 中的一种或多种。所述的水性粘结剂可以是聚四氟乙烯或者丁苯橡胶，其中丁苯橡胶一般是和羧甲基纤维素钠一起组合作为粘结剂使用的，羧甲基纤维素钠可以起到增稠和调节粘度的作用。也可以是其他种类的粘结剂，比如成都茵地乐公司的LA型水性粘结剂。将水性粘结剂用蒸馏水或者去离子水溶解或者稀释后得到水胶溶液。所述的碳基导电剂包括但不限于导电炭黑、导电石墨、纳米碳管、纳米炭纤维和石墨烯，上述碳基导电剂可以单独使用，也可以几种材料混合使用。碳基活性材料、碳基导电剂、水性粘结剂的质量比为60 94 3 20 3 20。所述的集流体可以选用铝箔、镍箔或铜箔。作为更优的实施方案，在步骤I)或步骤2)或步骤3)中加入表面活性剂，所述的 表面活性剂的质量占浆料中所含的固体总质量的0.05% 1%。所述的“浆料中所含的固体总质量”是指浆料中除溶剂以外的其它成分的总质量。所述的表面活性剂可以是十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；可以是聚丙烯酸盐，如聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸锂、聚丙烯酸铵中的一种或多种；也可以是含有磺酸基枝接单元的亲水性丙烯酸酯共聚物，尤其是，含有磺酸基枝接单元的亲水性的丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯中的一种或多种。表面活性剂可以改善碳基导电剂在水胶溶液中的表面浸润性能和分散效果，从而降低电极片的电阻。在一种实施方案中，在步骤I)加入质量浓度为2% 40%的表面活性剂的水溶液；在一种实施方案中，在步骤2)中将表面活性剂与水性粘结剂一起配制成水胶溶液B ;在另一种实施方案中，在步骤3)中将表面活性剂与步骤I)得到的混合物A、步骤2)得到的水胶溶液B—起加入到第二分散设备中分散。超级电容器的电极片的干燥可以分成两个过程，一是涂布结束后浆料干燥并粘附在集流体上的过程，可以置于通风干燥箱中在80 150°C的温度下干燥10 15分钟即可，如果涂布机上配置有通风干燥箱，这一步骤可以忽略；此后要置于真空干燥箱中在80 120°C的温度下干燥4 48小时，充分去除碳基活性材料的微孔和介孔中的痕量水分。电极片辊压工序的目的是使活性物质、导电剂和集流体之间紧密接触，从而减小电极片的接触电阻和超级电容器的等效串联电阻。附图说明图I所示为实施例5的超级电容器电极片的扫描电子显微镜照片。图2所示为对比例的超级电容器电极片的扫描电子显微镜照片。图3所示为实施例9的超级电容器电极片的扫描电子显微镜照片。具体实施例方式实施例I将200质量份的活性炭和15质量份的导电炭黑、5质量份的导电石墨、5质量份的纳米炭纤维加入混合机中混合10分钟得到混合物八，将42质量份的固含量为60%的丁苯橡胶和25质量份的羧甲基纤维素钠溶于560质量份的去离子水中得到水胶溶液B，将混合物A与溶液B —起超声分散120分钟，将得到的浆料C涂布于铝箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。实施例2将200质量份的活性炭、10质量份的导电炭黑和2质量份的多壁纳米碳管加入球磨机中混合5分钟得到混合物A，将80质量份的固含量为15%的LA133水性粘结剂溶于800质量份的去离子水中得到水胶溶液B，将混合物A和水胶溶液B用乳化机分散20分钟，将得到的浆料C涂布于铝箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。实施例3将200质量份的活性炭和6. 5质量份的导电炭黑加入搅拌机中混合5分钟，得到混合物A，将43质量份的固含量为15%的LA133水性粘结剂溶于600质量份的去离子水中，将得到的水胶溶液B与混合物A用搅拌机中分散120分钟，将得到的浆料C涂布于镍箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。实施例4将180质量份的活性炭、10质量份的石墨烯和50质量份的导电炭黑加入球磨机中混合60分钟，得到混合物A，将320质量份的固含量为15%的LA133水性粘结剂和20质量份的固含量为60%聚四氟乙烯水乳液用800质量份的去离子水稀释得到水胶溶液B，将混合物A与水胶溶液B —起球磨240分钟，将得到的浆料C涂布于铜箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。实施例5将200质量份的活性炭和30质量份的导电炭黑加入球磨机中混合30分钟，得到混合物A，将300质量份的固含量为15%的LA135水性粘结剂溶于900质量份的去离子水中，将得到水胶溶液B与混合物A—起球磨180分钟，将得到的浆料C涂布于铝箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。对比例将300质量份的固含量为15%的LA135水性粘结剂溶于900质量份的去离子水中得到水胶溶液,将200质量份的活性炭和30质量份的导电炭黑与水胶溶液加入搅拌机中混合420分钟，将得到的浆料C涂布于铝箔上，裁切、辊压后得到超级电容器电极片。实施例6将200质量份的活性炭和30质量份的导电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器电极片的制备方法，其特征在于所述的制备方法包含以下步骤 1)使用第一分散设备将活性材料和碳基导电剂分散5 60分钟得到混合物A； 2)将水性粘结剂配制成质量浓度为1% 8%的水胶溶液B; 3)使用第二分散设备将所述的混合物A和水胶溶液B分散20 240分钟得到浆料C； 4)将所述的浆料C涂到集流体上，干燥后经裁切和辊压后制成电极片； 所述的第一分散设备为搅拌机、球磨机、混合机中的一种，所述的第二分散设备为球磨机、搅拌机、超声分散机、乳化机、胶体磨、研磨机中的一种。2.根据权利要求I所述的超级电容器电极片的制备方法，其特征在于所述的活性材料为碳基活性材料。3.根据权利要求I所述的超级电容器电极片的制备方法，其特征在于所述的活性材料由碳基活性材料和锂离子插嵌材料按质量比50 95 5 50组成。4.根据权利要求2或3所述的超级电容器电极片的制备方法，其特征在于所述碳基活性材料选自活性炭、介孔炭、活性的炭纤维、碳气凝胶、氧化石墨烯中的一种或多种；所述的锂离子插嵌材料选自天然鳞片石墨、天然微晶石墨、人造石墨、中间相碳微球、LiFeP...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙现众，马衍伟，张熊，张海涛，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：