CN105977058A - 一种超级电容器极片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超级电容器极片及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种高能量密度、高功率密度，稳定性好的一种超级电容器极片及其制备方法。
背景技术
超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能装置，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，具有可达法拉级甚至上万法拉的静电容量，因此其具有能量密度较高的特点。同时还具有可快速充放电、能量转换效率高、温度特性好（-40℃~70℃）、循环使用寿命长和绿色环保等优点，因而其技术已受到世界各国的普遍重视，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。
因超级电容器的能量密度低，限制了其在某些领域的应用，提高超级电容器的能量密度一直是本领域技术人员研究的主要方向。目前超级电容器领域极片的制备方法一般是将超级电容器浆料涂覆在金属集流体上，分切成所需尺寸使用。为了提高超电容器的能量密度，本领域的技术人员探索使用带孔的金属集流体以降低产品的重量，但是带孔集流体在涂覆工序浆料会滴漏的显现，阻碍了这种工艺的应用。解决带孔集流体的涂覆工艺，成为超级电容器领域研发人员一个重要的研究课题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种超级电容器极片的制备方法，提高了超级电容器的能量密度和功率密度，提高了超级电容器稳定性延长了使用寿命。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于所述极片制备包括如下步骤：
一种超级电容器极片，其特征在于包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；
Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；
Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；
Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片；
Ⅴ、干燥，将步骤Ⅳ所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余的溶剂；
Ⅵ、分切，将步骤Ⅴ所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
其特征在于：所述的步骤Ⅱ中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种。
其特征在于：所述的步骤Ⅲ中所述烘干后碳膜的厚度在40μm~600μm之间。
所述步骤Ⅳ中的金属集流体为厚度在6μm~50μm之间带孔的不锈钢带、镍箔或者铝箔。
5、根据权利要求4所述的一种超级电容器极片，其特征在于：所述带孔的金属集流体，孔径在0.05mm~2mm之间。
所述步骤Ⅳ中的加热滚压温度为100℃~160℃，滚压压力在100顿~500顿之间。
所述步骤Ⅳ热压成型所得超级电容器极片的厚度在70μm~1100μm之间。
一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；
Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；
Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；
Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片；
Ⅴ、干燥，将步骤Ⅳ所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余的溶剂；
Ⅵ、分切，将步骤Ⅴ所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
其特征在于：所述的步骤Ⅱ中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种；
所述步骤Ⅲ中所述烘干后碳膜的厚度在40μm~600μm之间；
所述步骤Ⅳ中的金属集流体为厚度在6μm~50μm之间带孔的不锈钢带、镍箔或者铝箔；所述步骤Ⅳ中的加热滚压温度为100℃~160℃，滚压压力在100顿~500顿之间；
所述步骤Ⅳ热压成型所得超级电容器极片的厚度在70μm~1100μm之间。
其特征在于：所述带孔的金属集流体，孔径在0.05mm~2mm之间。
本发明提供了一种超级电容器极片的制备方法，采用将活性物质涂覆在有机薄膜载体上后与带孔金属集流体热压成型的方法，提高了超级电容器的能量密度和功率密度，并且采用此工艺制备的超级电容器极片结构稳定性好，可以有效提高超级电容器的稳定性，延长使用寿命；并且采用本发明的工艺生产效率高，可以有效降低生产成本，具有较高的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种超级电容器极片制备方法的流程示意图。
图2为本发明涂覆在有机载体上碳膜的结构示意图。
图3为本发明一种超级电容器极片的制备方法所用集流体的结构示意图。
图4为本发明热压成型过程的结构示意图。
图5为本发明所制备的超级电容器极片的结构示意图。
其中：1、碳膜；2、有机载体；3、金属集流体；4、热压成型机钢棍。
具体实施方法
为使本发明技术方案及优点更加清楚明白，结构附图图1、图2、图3、图4、图5及实例对本发明进行进一步的详细说明。此处所述实例仅仅用以说明解释本发明，并不用于限定本发明。
实例：一种超级电容器极片的制备方法，极片制备包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，即将重量百分比85%的活性炭、10%的导电碳和5%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量4倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料。
Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在聚酰亚胺薄膜载体2上，制备成碳膜1
Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜1的聚酰亚胺薄膜2通过隧道烘箱干燥，烘干后碳膜1的厚度为200μm，其中溶剂的含量控制在6%；
Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜1放置在带孔铝集流体3的两侧，使用120℃、200顿的压力加热滚压使碳膜与带孔铝集流体结合形成厚度为340μm厚的超级电容器极片；
Ⅴ、干燥，将步骤Ⅳ所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余的溶剂；
Ⅵ、分切，将步骤Ⅴ所得的超级电容器极片分切成100mm宽的极片。
进一步所述带孔铝集流体的孔径为2mm，厚度为20μm。
对比实例：
传统超级电容器极片的制备方法，极片制备包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，即将重量百分比85%的活性炭、10%的导电碳和5%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量4倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料。
Ⅱ、涂布，使用挤压涂布机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在20μm厚铝箔上制备成超级电容器极片，单面涂布厚度200μm。
Ⅲ、对辊，将涂覆后的极片通过对辊机滚压，滚压后极片的厚度为360μm。
Ⅳ、分切，将对辊后的极片分切成110mm宽。
将本发明实例所制备极片和对比实例制备的极片卷绕制成60mm*138mm的圆柱超
级电容器测试数据如下表所示：
| 项目 | 容量 | 内阻 | 重量 | 能量密度 |
| 实例 | 3314F | 0.15mΩ | 472g | 7.1WH/Kg |
| 对比实例 | 3102F | 0.18mΩ | 487g | 6.4Wh/Kg |
从上表可以看从采用本发明的技术方案，超级电容器的能量密度有显著的提高，同时降低了产品内阻提高了功率密度。
Claims (10)
1.一种超级电容器极片，其特征在于包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；
Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；
Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；
Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片；
Ⅴ、干燥，将步骤Ⅳ所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余的溶剂；
Ⅵ、分切，将步骤Ⅴ所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于：步骤Ⅱ中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于：步骤Ⅲ中所述烘干后碳膜的厚度在40μm~600μm之间。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于：所述步骤Ⅳ中的金属集流体为厚度在6μm~50μm之间带孔的不锈钢带、镍箔或者铝箔。
5.根据权利要求4所述的一种超级电容器极片，其特征在于：所述带孔的金属集流体，孔径在0.05mm~2mm之间。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于：所述步骤Ⅳ中的加热滚压温度为100℃~160℃，滚压压力在100顿~500顿之间。
7.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于：所述步骤Ⅳ热压成型所得超级电容器极片的厚度在70μm~1100μm之间。
8.一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；
Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；
Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；
Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片；
Ⅴ、干燥，将步骤Ⅳ所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余的溶剂；
Ⅵ、分切，将步骤Ⅴ所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
9.根据权利要求1所述的一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于：步骤Ⅱ中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种；
所述步骤Ⅲ中所述烘干后碳膜的厚度在40μm~600μm之间；
所述步骤Ⅳ中的金属集流体为厚度在6μm~50μm之间带孔的不锈钢带、镍箔或者铝箔；所述步骤Ⅳ中的加热滚压温度为100℃~160℃，滚压压力在100顿~500顿之间；
所述步骤Ⅳ热压成型所得超级电容器极片的厚度在70μm~1100μm之间。
10.根据权利要求9所述的一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于：所述带孔的金属集流体，孔径在0.05mm~2mm之间。
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