CN105551824A - 无金属集流体的自支撑超级电容器 - Google Patents

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夏恒恒
吴明霞
安仲勋
颜亮亮
黄廷立
范羚羚
刘永环
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Abstract

本发明涉及一种无金属集流体的自支撑超级电容器，该电容器采用巴基纸作为正、负极活性材料，正、负极片的质量比为1.0-1.3：1，在正、负极片上分别涂上导电胶粘剂并小心地引出极耳，按照正极-隔膜-负极的顺序组装成超级电容器电芯，最后注入电解液并封装制备成超级电容器单体。本发明的超级电容器制作简单、内阻小、充放电效率高、省却了金属集流体占有的空间和质量，该元器件可广泛应用于电子行业中。

Description

无金属集流体的自支撑超级电容器
[技术领域]
本发明涉及一种电容器，具体涉及一种无金属集流体的自支撑超级电容器。
[背景技术]
碳纳米管(CarbonNanotubes,CNTs)是一种由石墨片层卷曲构成的管状碳材料，其具有很高的比表面积、良好的导电性和化学稳定性,是目前被广泛认可的理想电容器电极材料之一。碳纳米管巴基纸(Buckypaper)是一种基于碳管间的范德华力而形成的具有特殊自支撑结构的薄膜，但其机械性和柔韧性要远远优于普通的CNTs薄膜，这使得巴基纸成为近年来的研究热点之一。
现有的超级电容器极片普遍采用铜箔或铝箔作为集流体，活性物质采用涂覆的方式附着在集流体上，这往往使得器件的质量比容量降低。而且有些电解液在使用过程中会造成铜箔的腐蚀或溶解使得器件发生其他副反应，影响性能。巴基纸具有良好的导电性能、极低的内阻和一定的存储电荷容量，目前在聚合物/巴基纸和金属氧化物/巴基纸复合电极材料方面已经进行了很多的研究，但直接使用巴基纸作为无集流体自支撑电极的研究还未见报道。
[发明内容]
本发明提供一种无金属集流体的自支撑超级电容器。该发明采用巴基纸作为电极，其具有很高的导电性，同时可以作为电极活性材料吸附电解质离子，因此可以不需依靠金属集流体而具有很小的电阻值，减轻了器件的质量，大大提高器件的比容量，是一种柔性超级电容器的良好选择。
为了实现上述目的，提供一种无金属集流体的自支撑超级电容器，正、负极片均采用巴基纸作为活性材料，正、负极片的质量比为(1.0-1.3)：1，在正、负极片上分别涂上导电胶粘剂并小心地引出极耳，按照正极-隔膜-负极的顺序组装成超级电容器电芯，最后注入电解液并封装制备成超级电容器单体。
所述述超级电容器中采用的巴基纸的制备方法为：将碳纳米管、分散剂和溶剂进行混合搅拌一段时间，接着将上述搅拌后的混合物超声处理30-60min。将超声后的浊液置于布氏漏斗中，先静置24-72h使得固体均匀自由沉降，随后进行抽滤、烘干制备得到巴基纸。注意在液体即将全部抽完之前，降低抽滤强度，防止巴基纸开裂。
所述超级电容器采用的电解液为电解质和溶剂组成，电解质为四乙基氟硼酸铵或三乙基一甲基四氟硼酸铵盐等季铵盐，溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等中的一种或几种的混合物。
优选地，所述电解质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙烯酯的混合物。
优选地，所述电解液溶剂中乙腈的比例为60-70vol.％。
优选地，所述正负极片的质量比为1.1-1.2:1。
优选地，所述巴基纸的面密度为120-200g/m2。
优选地，所述导电胶粘剂为导电银胶。
优选地，所述极耳为轻质铜极耳。
本发明的超级电容器制作简单、内阻小、充放电效率高、省却了金属集流体占有的空间和质量，该元器件可广泛应用于电子行业中。
[附图说明]
图1本发明的结构示意图。
图中1.极耳2.隔膜3.导电胶4.巴基纸
[具体实施方式]
以下，结合实施例和附图对于本发明做进一步说明，实施例和附图仅用于解释说明而不用于限定本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的超级电容器由正负极片、隔膜、电解液、极耳等组成。其中，正负极片均为面密度为160g/m2的巴基纸，正、负极片的质量比为1.2：1；在巴基纸的末端均匀地涂覆薄层导电银胶，小心的将轻质铜极耳粘到巴基纸极片上；隔膜为纸隔膜；电解液中的溶质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙烯酯的混合物，其中乙腈的比例为60vol.％。将上述各电容器的组成部分组装成软包装超级电容器单体，外壳为铝塑膜。
实施例2
本实施例的超级电容器由正负极片、隔膜、电解液、极耳等组成。其中，正负极片均为面密度为160g/m2的巴基纸，正、负极片的质量比为1.1：1；在巴基纸的末端均匀地涂覆薄层导电银胶，小心的将轻质铜极耳粘到巴基纸极片上；隔膜为纸隔膜；电解液中的溶质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙烯酯的混合物，其中乙腈的比例为60vol.％。将上述各电容器的组成部分组装成软包装超级电容器单体，外壳为铝塑膜。

Claims (8)

1.一种无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于正、负极片均采用巴基纸作为活性材料，正、负极片的质量比为1.0-1.3：1，在正、负极片上分别涂上导电胶粘剂并引出极耳，按照正极-隔膜-负极的顺序组装成超级电容器电芯，最后注入电解液并封装制备成超级电容器单体。
2.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述巴基纸的制备方法为：将碳纳米管、分散剂和溶剂进行混合搅拌，接着将上述搅拌后的混合物超声处理30-60min，将超声后的浊液置于布氏漏斗中，先静置24-72h使得固体均匀自由沉降，随后进行抽滤，在液体即将全部抽完之前，降低抽滤强度，防止巴基纸开裂，最后烘干制备得到巴基纸。
3.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述电解液为电解质和溶剂组成，电解质为四乙基氟硼酸铵或三乙基一甲基四氟硼酸铵盐，溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种的混合物。
4.如权利要求3所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述电解质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙烯酯的混合物，乙腈的比例为60-70vol.％。
5.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述正、负极片的质量比为1.1-1.2。
6.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述巴基纸的面密度为120-200g/m2。
7.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述导电胶粘剂为导电银胶。
8.如权利要求1所述的无金属集流体的自支撑超级电容器，其特征在于所述极耳为轻质铜极耳。
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