电极片及其制备方法、超级电容器技术

本发明专利技术公开了一种电极片，包括集流体和设置在所述集流体上的活性层；所述活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，所述活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料。这种电极片的活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料，纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料电导率高，离子脱嵌速度较快，具有快速充放电特性，钛酸锂颗粒还可以通过电化学反应来储存和转化能量。相对于传统的超级电容器，采用这种电极片的超级电容器的能量密度较高。本发明专利技术还公开了上述电极片的制备方法，以及采用该电极片的超级电容器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种电极片，包括集流体和设置在所述集流体上的活性层；所述活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，所述活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料。这种电极片的活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料，纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料电导率高，离子脱嵌速度较快，具有快速充放电特性，钛酸锂颗粒还可以通过电化学反应来储存和转化能量。相对于传统的超级电容器，采用这种电极片的超级电容器的能量密度较高。本专利技术还公开了上述电极片的制备方法，以及采用该电极片的超级电容器。【专利说明】电极片及其制备方法、超级电容器
本专利技术涉及电化学储能器件领域，特别是涉及一种电极片及其制备方法、超级电容器。
技术介绍
能源和环境是二十一世纪人类面临的两个主要问题。在我国，随着工业化和城市化进程的加速，经济对石油的需求不断增大，我国石油供应明显不足，对外依存不断提高。同时，随着越来越多的石油和煤碳被开采和燃烧，大气中二氧化碳等温室气体不断增加，中国面临着越来越大的碳减排压力。开发利用新能源、提高能源利用效率、推广新能源汽车是国家减轻对传统能源依赖的战略举措，是构建节能减排社会的必然选择。风能、太阳能等可再生能源受自然环境的影响，其电力输出具有不连续和不稳定性，解决风能、太阳能等新能源并网需要寻求高能量、高功率、长寿命的储能器件。同时电动汽车，能量回收系统，电动工具，功率脉冲电源等也需要高能量、高功率、长寿命的储能器件。目前常用的储能器件有锂离子电池和超级电容器，广泛应用于电子设备，电动车，电动工具，后备电源，新能源并网储能电源等领域。锂离子电池具有能量密度高的优点，但存在使用寿命短，功率密度低的缺点。超级电容器具有输出功率大、循环寿命长的优点，但存在能量密度低的问题。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种能量密度较高的超级电容器的电极片及其制备方法，以及该超级电容器。一种电极片，所述电极片包括集流体和设置在所述集流体上的活性层；所述活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，所述活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料。在一个实施例中，所述活性材料中，所述纳米碳材料和所述钛酸锂颗粒的质量比为 1:4 ?199。在一个实施例中，所述纳米碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中至少一种，所述钛酸锂颗粒的粒径为20nm?500nm。在一个实施例中，所述活性材料、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为80?94:3 ?10:3 ?10 ;所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、纳米碳管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和聚合类树脂中的至少一种。一种电极片的制备方法，包括如下步骤:按照Li和Ti的摩尔比为0.8?1:1，将锂源化合物、钛源化合物和催化剂加入到第一溶剂中分散后得到第一分散液；将纳米碳材料和助剂加入到所述第一溶剂超声中分散后得到第二分散液；将所述第一分散液和所述第二分散液混合后球磨，将球磨后所得混合物干燥得到活性材料前驱体，将所述活性材料前驱体在保护气体的氛围、700°C?1200°C下烧结5h?48h，冷却研磨得到活性材料，所述活性材料为所述纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料；及将所述活性材料、导电剂、粘结剂和第二溶剂混匀后搅拌制成电极浆料，将所述电极浆料涂布在集流体表面，经烘干、辊压、切片得到所述电极片。在一个实施例中，所述第一分散液中，所述催化剂和所述锂源化合物的质量比为0.5 ?20:100 ；所述锂源化合物为碳酸锂、乙酸锂、草酸锂、硝酸锂、硫酸锂、磷酸锂、氢氧化锂、氟化锂、氧化锂、氯化锂和硫化锂中的至少一种；所述钛源化合物为钛酸四丁酯、钛酸正丙酯、钛酸四异丙酯、钛酸四乙酯、钛酸甲酯、异丙醇钛、乙酰丙酮氧化钛、钛酸酯偶联剂、二氧化钛、钛酸、四氯化钛、硝酸钛和草酸钛中的至少一种；所述催化剂为草酸、柠檬酸、酒石酸、水杨酸、三乙醇胺和双氧水中的至少一种；所述第一溶剂为水、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。在一个实施例中，所述第二分散液中，所述助剂和所述纳米碳材料的质量比为0.1 ?10:1 ;所述纳米碳材料为碳纳米管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述助剂为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚苯乙烯磺酸钠、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇单辛基苯基醚和聚氧乙烯壬基苯基醚中的至少一种。在一个实施例中，得到活性材料的操作中，球磨的转速为200rpm?500rpm,球磨的时间为2h?8h ;所述活性材料中，所述纳米碳材料和所述钛酸锂颗粒的质量比为1:4?199 ；所述纳米碳材料为碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中至少一种，所述钛酸锂颗粒的粒径为20nm?500nm ；所述保护气体为氩气、氮气、氦气、氢气、甲烷、乙烷、丙烷和乙炔中的至少一种。在一个实施例中，得到所述电极片的操作中，所述活性材料、所述导电剂和所述粘结剂的质量比为80?94:3?10:3?10 ;所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、纳米碳管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少一种；所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和聚合类树脂中的至少一种；所述第二溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基酰胺或二甲基乙酰胺。一种超级电容器，包括正极片、负极片、介于所述正极片和所述负极片之间的隔膜以及电解液；所述负极片为上述的电极片。这种电极片的活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料，纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料电导率高，离子脱嵌速度较快，具有快速充放电特性，钛酸锂颗粒还可以通过电化学反应来储存和转化能量。相对于传统的超级电容器，采用这种电极片的超级电容器的能量密度较高。【专利附图】【附图说明】图1为一实施方式的电极片的制备方法的流程图；图2为实施例1制备的纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料的SEM照片；图3为采用实施例1制备的超级电容器的充放电曲线；图4为采用实施例1制备的超级电容器的充放电循环曲线。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。一实施方式的电极片，包括集流体和设置在集流体上的活性层。集流体可以为铝箔、锡箔、腐蚀过的铝箔，等等。活性层的材料为活性材料、导电剂和粘结剂的混合物，活性材料为纳米碳材料和钛酸锂颗粒形成的复合材料。本实施方式发活性材料中，纳米碳材料和钛酸锂颗粒的质量比为1:4?199。纳米碳材料可以为碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中至少一种，钛酸锂颗粒的粒径为 20nm ?500nm。活性材料、导电剂和粘结剂的质量比为80?94:3?10:3?10。导电剂为导电炭黑、导电石墨、纳米碳管、纳米碳纤维和石墨烯中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姜冬冬，陈乐茵，袁美蓉，王臣，徐永进，宋宇，杨红平，罗旭芳，杨其铭，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，万裕三信电子东莞有限公司，
类型：发明
国别省市：