本发明专利技术涉及一种用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合电极材料及其制备方法。公开了一种用于柔性、扣式和卷绕式超级电容器复合电极材料组成及制备方法。本发明专利技术复合电极材料是以聚偏氟乙烯-六氟丙烯为基，掺杂盐、碱类物质；通过物理和化学过程活化生成导电活性物质电极材料，用于超级电容器的电极。本发明专利技术特点是以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合材料为超级电容器电极，不用直接添加活性物质；且成本低、充放电速度快、工艺简单；制备的超级电容器充放电性能好、循环寿命长；其电极本身可加工为任意大小，厚度约为45～125μm；这适应了器件小型化发展趋势、扩大其应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能器件
，特别涉及一种用于制备柔性、扣式和卷绕式超级电容器电极的。
技术介绍
超级电容器由于具有能量密度高、功率密度高和循环寿命长等特点，它已成为电化学储能领域研究的热点之一。超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种环境友好、无可替代的新型储能、节能装置。与传统电容器相比，超级电容器因具有高充放电效率、高功率密度、长循环寿命，又具有无污染、较宽的工作温度范围、用量大等特点，而使其在电动汽车、通讯、消费和娱乐电子、信号监控等领域中的应用越来越受关注。特别需要指出的是车用超级电容器可以满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率需求，以保护主蓄电池系统，这使得超级电容器的发展被提升到了一个新的高度。超级电容器的出现，不仅满足了时代发展的需求，而且还涉及材料、能源、化学、电子器件等多个学科，成为交叉学科研究的热点之一，超级电容器有望成为一种新型的绿色电源。电极材料作为超级电容器的重要组成部分，其结构、组成和性质决定了超级电容器的种类和整体性能。当前，超级电容器的电极材料主要有活性炭材料、导电聚合物及其复合材料和过渡金属氧化物及其复合电极材料。活性炭基电容器研究历史较长，目前商品化程度较高，技术最成熟，但其生产工艺复杂，生产周期长，且比容量低。据报道，导电聚合物电容器虽具有很高的功率密度，但是它的比容量却比碳/碳电容器和金属氧化物电容器低很多；尽管金属氧化物或水合金属氧化物，如氧化钌及纳米碳管能产生极大的能量密度和功率密度，然而用这些作电极材料制造的超级电容器成本要比其它材料高很多。因此，开发一种具有成本低、充放电速度快、工艺简单等特性的并可用于柔性、扣式和卷绕式超级电容器的复合电极材料是有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有超级电容器所用电极材料存在的缺点和不足，提供一种制备工艺简单、原料易得、成本低廉且易于大规模生产、可用于柔性、扣式和卷绕式超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基复合电极材料及其制备方法；本专利技术制备的复合电极材料用于制造的柔性、扣式和卷绕式超级电容器其充放电性能好、循环寿命长，且具有很高的功率密度和能量密度。为实现本专利技术目的，本专利技术采用以下技术措施构成的技术方案来完成的。本专利技术提供的一种用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基复合电极材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤:( I)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合粉末的制备将聚偏氟乙烯-六氟丙烯和与其能够产生导电活性物质的添加物按质量百分比混合均匀后，烘干制备成聚偏氟乙烯-六氟丙烯和添加物的混合粉末；(2)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液的制备将步骤(I)所得的混合粉末用有机溶剂将其溶解，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液；(3)聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合膜的制备将步骤(2)所得的混合溶液均匀地涂敷在衬底上，或直接均匀地倾倒在衬底上，然后将涂敷有混合溶液的衬底置于恒温箱中烘干，制备成聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合膜；(4)聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合电极材料制备将步骤(3)所得复合膜进行活化处理后，即制备成用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合电极材料。上述方案中，所述与聚偏氟乙烯-六氟丙烯能够产生导电活性物质的添加物选自碳酸钾(K2C03)、或氢氧化钾(Κ0Η)。上述方案中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和与其能够产生导电活性物质的碳酸钾的质量百分比为99%: 1%?30%:70%。上述方案中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和与其能够产生导电活性物质的氢氧化钾的质量百分比为99%: 1%?30%:70%。上述方案中，所述的有机溶剂是既能够溶解聚偏氟乙烯-六氟丙烯，又相对于添加剂稳定的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、或二甲基亚砜(NMP)、或N-甲基吡咯烷酮(DMSO)。上述方案中，所述衬底为石墨纸、或导电纤维布、或铜箔、或铝箔、或泡沫镍、或玻墙坐上述方案中，所述对聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜的活化处理，是指通过物理加热过程和通过化学反应过程对其进行的活化处理。上述方案中，所述通过物理加热过程进行的活化处理是将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜在80?260°C温度下热处理I?240分钟。上述方案中，所述通过化学反应过程进行的活化处理是将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜在氢氧化钾(KOH)溶液中浸泡I?600分钟。本专利技术依上述制备方法制备的用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合电极材料，其材料的组成，以质量百分比计包括99%?30%的聚偏氟乙烯-六氟丙烯和1%?70%的与聚偏氟乙烯-六氟丙烯能够产生导电活性物质的添加物。上述方案中，所述与聚偏氟乙烯-六氟丙烯能够产生导电活性物质的添加物选自碳酸钾、或氢氧化钾。上述方案中，所述添加物为碳酸钾，聚偏氟乙烯-六氟丙烯与碳酸钾的质量百分比为 99%: 1% ?30%:70%。上述方案中，所述添加物为氢氧化钾，聚偏氟乙烯-六氟丙烯与氢氧化钾的质量百分比为99%: 1%?30%:70%。本专利技术为使聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜产生更多的导电活性物质和有利于离子传输的多孔结构，故将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜在80?260°C下热处理I?240分钟，和将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜在氢氧化钾溶液中浸泡I?600分钟的活化处理。本专利技术依上述制备方法制备的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜电极材料用于制作的柔性、扣式和卷绕式超级电容器，这些超级电容器包括电极、集流体、电解液或电解质、隔膜；其特点是直接以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜材料为柔性、扣式和卷绕式超级电容器的电极；所述集流体采用导电的柔性衬底石墨纸、或导电纤维布、或铜箔、或铝箔或泡沫镍等；所述隔膜为聚丙烯膜；所述电解液为无机电解液或有机电解液；所述电解质为碱性聚合物电解质或中性聚合物电解质。本专利技术制备的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜电极材料用于制作、扣式和卷绕式超级电容器，其制备技术与现有超级电容器制备方法相同。用于制备柔性超级电容器，即将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜电极材料用固体或凝胶电解质作为粘接剂，把互相面对的两片电极粘接起来，即制得以承载复合膜的柔性衬底为集流体、以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜电极材料为电极、以固体或凝胶电解质为粘结剂的柔性超级电容器。用于制备扣式超级电容器，即将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜电极材料和隔膜，按照电极/隔膜/电极的顺序放置于扣式电池壳负极盖内，并向电池壳负极盖内注入电解液，再将电池壳正极盖扣在电池壳负极盖上；将扣式器件在电池封装机上进行封装，即制得扣式超级电容器。用于制备卷绕式超级电容器，即将制备好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜电极材料和隔膜，按照电极/隔膜/电极的顺序放置于两柱状导电金属棒之间，进行卷绕，使电极材料紧密的贴近柱状导电金属棒，得毛坯产品；将毛坯产品放置于具有上下内盖的封装壳内封装，并在封装前注入无机电解液或有机电解液，即制得卷绕式超级电容器。本专利技术的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基超级电容器复合电极材料及其制备方法以及制备的超级电容器所具有的特点和有益技术效果:本专利技术所提供的用于制备柔性、扣式和卷绕式超级电容器电极的复合电极材料及其制备方法，其主要的优势是直接以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合膜为超级电容器的电极材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯?六氟丙烯基复合电极材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：（1）聚偏氟乙烯?六氟丙烯混合粉末制备将聚偏氟乙烯?六氟丙烯和与其能够产生导电活性物质的添加物按质量百分比混合均匀后，烘干制备成聚偏氟乙烯?六氟丙烯和添加物的混合粉末；（2）聚偏氟乙烯?六氟丙烯混合溶液制备将步骤（1）所得的混合粉末用有机溶剂将其溶解，得到聚偏氟乙烯?六氟丙烯混合溶液；（3）聚偏氟乙烯?六氟丙烯复合膜制备将步骤（2）所得的混合溶液均匀地涂敷在衬底上，或直接均匀地倾倒在衬底上，然后将涂敷有混合溶液的衬底置于恒温箱中烘干，制备成聚偏氟乙烯?六氟丙烯复合膜；（4）聚偏氟乙烯?六氟丙烯复合电极材料制备将步骤（3）所得复合膜进行活化处理后，即制备成用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯?六氟丙烯基复合电极材料。
【技术特征摘要】
1.一种用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合电极材料的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤: (1)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合粉末制备 将聚偏氟乙烯-六氟丙烯和与其能够产生导电活性物质的添加物按质量百分比混合均匀后，烘干制备成聚偏氟乙烯-六氟丙烯和添加物的混合粉末； (2)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液制备 将步骤(I)所得的混合粉末用有机溶剂将其溶解，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液； (3)聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合膜制备 将步骤(2)所得的混合溶液均匀地涂敷在衬底上，或直接均匀地倾倒在衬底上，然后将涂敷有混合溶液的衬底置于恒温箱中烘干，制备成聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合膜； (4)聚偏氟乙烯-六氟丙烯复合电极材料制备 将步骤(3)所得复合膜进行活化处理后，即制备成用于超级电容器电极的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基复合电极材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯与它能够产生导电活性物质的添加物选自碳酸钾、或氢氧化钾。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯与它能够产生导电活性物质的碳酸钾的质量百分比为99%:1%?30%:70%。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯与它能够产生导电活性物质的氢氧化钾的质量百分比为99%:1%?30%:70%。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是既能够溶解聚偏氟乙烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱基亮，汪忠兴，孙平，曾子繁，张鹏宇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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