碳电极批料及其使用方法技术

本发明专利技术涉及碳电极批料及其使用方法和产品。具体地，本发明专利技术涉及用于形成碳电极的批料，它包含至少一种活性炭、至少一种粘结剂和基本上包含水的载剂。本发明专利技术还涉及方法，所述方法包括挤出所述批料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。具体地，本专利技术涉及用于形成碳电极的批料，它包含至少一种活性炭、至少一种粘结剂和基本上包含水的载剂。本专利技术还涉及制备碳电极材料的方法，所述方法包括挤出所述批料。
技术介绍
碳电极可用于例如超大容量电容器，也称作超级电容器，它们是电化学器件，与电池相比，存在高度可逆的每单位体积和单位重量的电荷存储过程。因为超大容量电容器可以不含有害或有毒材料，从而便于处理，所以它们也是合乎需要的。另外，它们可用于大温度范围，并且它们已得到验证的循环寿命超过500000次循环。超大容量电容器可广泛用于电子设备，例如电池、为防断电而设置的自动防故障装置以及电动车辆。用于制备碳电极的材料可能不环保，并且成本高。类似地，用于制备碳电极的方法可能复杂、费钱、费时。例如，一些材料可能在用于批料之前需要分散、粉碎或提纯，而上述方法可能要求对批料进行高压压缩或者高温和/或长时间干燥。因此，人们需要成本低、环保，且所需处理少而仍能制得可靠、均匀电极的碳电极批料和相关产品。此外，需要制备具有这些所需性质的碳电极的方法。
技术实现思路
根据本文的详细描述以及文中所述的各种示例性实施方式，本专利技术涉及新型。在多个示例性实施方式中，用于形成碳电极的碳电极批料包含至少一种活性炭、至少一种粘结剂和基本上包含水的载剂；其中所述至少一种粘结剂包含基本上未原纤化的聚四氟乙烯(PTFE)。在其他的示例性实施方式中，本专利技术还涉及方法，所述方法包括挤出所述批料。在至少一个实施方式中，所述方法涉及用双螺杆挤出机挤出所述批料。在至少一些示例性实施方式中，本专利技术的批料和方法可能环保且/或成本效益闻。附图说明所含附图用于进一步理解本专利技术，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图不是用来对要求保护的本专利技术构成限制，而是用来图示本专利技术的示例性的实施方式，与说明书一起用来解释本专利技术的原理。图I是根据本专利技术的至少一个实施方式制备碳电极材料的方法的示意图；图2A和2B是根据本专利技术的一个示例性实施方式制备的碳电极材料的SHM显微图；以及图3是根据本专利技术的至少一个实施方式用来制备碳电极材料的双螺杆挤出机的示意图。具体实施例方式应理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和解释性的，不对要求专利保护的本专利技术构成限制。本领域的技术人员通过考虑说明书和实施本文所述的实施方式，可以显而易见地想到其他的实施方式。本说明书和实施例应仅视为示例性的，本专利技术真正的范围和精神由所附权利要求书来说明。本专利技术涉及。本文所用的术语“碳电极批料”、“批料”及其变体意指用来制备碳电极材料的制剂，而碳电极材料又可可用于制备碳电极。碳电极批料可同时包含固体和液体组分。在多个实施方式中，本专利技术的碳电极批料包含至少一种活性炭、至少一种粘结剂材料和载剂。本文所用的术语“活性炭”及其变体意在包括已被加工得具有极高多孔性的碳，因此具有高比表面积。例如，活性炭的特征是具有300-2500米2/克的高BET比表面积。在多个实施方式中，所述至少一种活性炭可以是平均粒径为1-20微米，例如3-8微米，如5微米的粉末。用于所述批料的活性炭包括但不限于日本大阪市可乐丽化学有限公司(KurarayChemical Company Ltd)、美国加利福尼亚州康普顿市活性炭公司(Carbon ActivatedCorporation, Compton, California)和美国新泽西州帕特森市通用碳公司(GeneralCarbon Corporation, Paterson, New Jersey)以商品名活性炭投放市场的那些产品。 在多个实施方式中，所述批料可包含至少70重量％的活性炭，例如至少80重量％，如85重量％。如本文所用，当述及固体的重量百分数时，它是相对于总粒子加载量而言的；因此，70重量％的活性炭意味着批料中70重量％的固体粒子或组分是由活性炭组成的。本文所用的术语“粘结剂材料”及其变体意在包括形成其他批料组分的载体如纤维格(fibrous lattice)的材料。在多个实施方式中,所述粘结剂材料可具有化学惰性和电化学稳定性。在多个实施方式中，所述批料中存在的所述至少一种粘结剂材料可以是基本上未原纤化的PTFE。本文就PTFE所用的术语“基本上未原纤化”意指在制备所述批料之前或期间，没有通过例如高剪切力混合对PTFE粒子进行处理，以使该材料呈现纤维性质，也就是它们尚不具有纤维性。在多个实施方式中，所述至少一种粘结剂材料可以是基本上未原纤化的PTFE，其分子量范围是IxlO6克/摩尔-IOxlO6克/摩尔，例如2xl06克/摩尔-6xl06克/摩尔，如5xl06克/摩尔。用于所述批料的基本上未原纤化的PTFE包括但不限于美国密苏里州圣路易斯市西格玛_阿尔德里奇公司(Sigma-Aldrich Corp. , St. Louis, Missouri)和美国马萨诸塞州瓦德希尔市庄信万丰公司(Johnson Matthey, Ward Hill, Massachusetts)的分公司阿法埃莎(Alfa Aesar)以商品名聚四氟乙烯投放市场的那些产品。在多个实施方式中，所述批料可包含O. I重量％_20重量％的至少一种粘结剂材料，例如I重量％-10重量％，如8重量％的至少一种粘结剂材料。本文所用的术语“载剂”及其变体意指辅助所述批料的输送或流动的材料。在本专利技术的多个实施方式，所述载剂一般包含水，在进一步的实施方式中，水可以是去离子水。本文所用的“基本上包含水”意指至少50重量％的载剂为水，例如至少60重量％、70重量％、80重量％、90重量％、95重量％、99重量％或99. 9重量％。在多个实施方式中，作为追加量，所述载剂少于所述批料的200重量％,例如少于180重量％,如160重量％。如本文所用，当述及液体的重量百分数时,它是作为追加量，即相对于100重量％的固体。例如，200重量％的载剂意味着，对于100克批料固体，存在200克载剂。在至少一个实施方式中，对所述批料中存在的载剂的量加以选择，使得 所述批料在被加入挤出机之前成为潮湿的可延展材料，例如黏土状，然后可以半干态离开挤出机。在至少一些实施方式中，虽然材料的表观湿度在挤出过程中会发生变化，但含水量可基本上保持相同。而在一些实施方式中，载剂如水在材料中的分布可在挤出过程中发生变化，导致材料的表观湿度发生变化。在本专利技术所披露的多个实施方式中，碳电极批料可包含至少80重量％的活性炭、未原纤化PTFE和基本上包含水的载剂。此外，碳电极批料还可包含至少一种炭黑。本文所用的术语“炭黑”意在包括具有高比表面积的无定形碳形式。例如，炭黑的特征可以是高BET比表面积，例如25-2000米2/克，如200-1800米2/克，1400-1600米2/克。在多个实施方式中，所述至少一种炭黑可以是粉末，其平均粒径为1-40微米，例如10-25微米，如17微米。用于所述批料的炭黑包括但不限于美国马萨诸塞州波士顿市卡博特公司(Cabot Corporation, Boston, Massachusetts)以商品名BLACK PEARLS 2000、美国马萨诸塞州波士顿市卡博特公司以商品名VULUCAN XC72和德国艾森市赢创公司(Evonik, Essen本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·K·邓肯，J·W·齐默尔曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：