CN111009425A - 一种低噪抗击穿超级电容器 - Google Patents
一种低噪抗击穿超级电容器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111009425A CN111009425A CN201911269979.1A CN201911269979A CN111009425A CN 111009425 A CN111009425 A CN 111009425A CN 201911269979 A CN201911269979 A CN 201911269979A CN 111009425 A CN111009425 A CN 111009425A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- diaphragm
- nitrogen
- ceramic
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 47
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 28
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 19
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 17
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 16
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 11
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 11
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 claims description 10
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L barium(2+);oxomethanediolate Chemical compound [Ba+2].[O-][14C]([O-])=O AYJRCSIUFZENHW-DEQYMQKBSA-L 0.000 claims description 8
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- BWCOCUOBUJRALH-UHFFFAOYSA-M [O-2].[OH-].O.O.O.[Nd+3] Chemical compound [O-2].[OH-].O.O.O.[Nd+3] BWCOCUOBUJRALH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- ZXGIFJXRQHZCGJ-UHFFFAOYSA-N erbium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Er+3].[Er+3] ZXGIFJXRQHZCGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- BAECOWNUKCLBPZ-HIUWNOOHSA-N Triolein Natural products O([C@H](OCC(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC)C(=O)CCCCCCC/C=C\CCCCCCCC BAECOWNUKCLBPZ-HIUWNOOHSA-N 0.000 claims description 4
- PHYFQTYBJUILEZ-UHFFFAOYSA-N Trioleoylglycerol Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCCC=CCCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 4
- PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N triolein Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 claims description 3
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims description 3
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229940117972 triolein Drugs 0.000 claims description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 abstract 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/78—Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
- H01G11/82—Fixing or assembling a capacitive element in a housing, e.g. mounting electrodes, current collectors or terminals in containers or encapsulations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/46—Metal oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/52—Separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供一种低噪抗击穿超级电容器，包括外壳、串联连接的至少一个电容器单元，所述电容器单元包括设置在电解液中的：第一电极、第二电极和设置在所述第一电极和第二电极间的隔膜，所述第一电极和第二电极分别包括集流体和形成在所述集流体上的电极材料，所述隔膜为陶瓷微粉掺杂的聚丙烯‑纤维素纸，所述陶瓷微粉为Er、Nb掺杂的BiFeO3‑BaTiO3陶瓷微粉，所述电容器的外壳包裹有导热吸音棉，通过在电容器的外壳包裹导热吸音棉，使得工作时产生的噪音小，且不影响电容器本身的散热性能，避免过热发生击穿；稀土掺杂BFBT陶瓷改性的隔膜纸，具有更高的击穿场强和更均匀的隔膜电性能。
Description
技术领域
本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种低噪抗击穿超级电容器。
背景技术
超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件，又称电双层电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，具有可快速充放电和高循环使用寿命的特性，在储能领域应用广泛，但工作时容易产生热量和噪音。
电极、电解液和隔膜对超级电容器的性能具有决定性影响，相比电极和电解液，对于隔膜的研究较少。超级电容器的隔膜位于两个电极间，与电极一起浸润在电解液中，在反复充放电过程中起到隔离作用，防止两极间接触造成短路，当前的隔膜材料主要有聚丙烯隔膜纸和电池隔膜，存在对电解液亲和性差、强度不高、不耐击穿的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种低噪抗击穿超级电容器。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种低噪抗击穿超级电容器，包括外壳、串联连接的至少一个电容器单元，所述电容器单元包括第一电极、第二电极和设置在所述第一电极和第二电极间的隔膜，所述第一电极、第二电极和隔膜设置在电解液中，所述第一电极和第二电极分别包括集流体和形成在所述集流体上的电极材料，所述隔膜为陶瓷微粉掺杂的聚丙烯-纤维素纸，所述陶瓷微粉为Er、Nb掺杂的BiFeO3-BaTiO3陶瓷微粉，所述电容器的外壳包裹有导热吸音棉；
优选的，所述集流体为石墨或Al或Ni或Cu或Mg或Ti或Pt或Al2O3或NiO或CuO或MgO或TiO2；
优选的，所述隔膜的制备方法包括以下步骤：
S1、陶瓷微粉制备
以钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁为原料，按照比例0.6BiFeO3-0.4BaTiO3称取原料，入球磨罐，以氧化锆球珠为球磨介质，无水乙醇为介质，三油酸甘油酯为分散剂，球料比4:1-5:1，行星球磨机球磨4-12h，得到分散性悬浮液，烘干后600℃热处理4h，加入掺杂原料，以三氧化二铒、五氧化二钕为原料，按照比例ErNbO4称取原料，掺杂比例不高于1％，再次球磨4-6h，1000-1100℃下烧结保温3h，冷却后粉碎至粒径5μm以下，得到陶瓷微粉；
S2、隔膜制备
重量份数50-65份的聚丙烯纤维，重量份数35-50份的纤维素纤维，入打浆机，加水疏解，纤维百分浓度控制在0.2-0.5％，加入体积浓度1％的聚丙烯酰胺，打浆至分散完全，加入重量份数30-45份的陶瓷微粉，混合均匀，湿法造纸、切割制得所述隔膜；
优选的，所述原料钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁、三氧化二铒、五氧化二钕的纯度含量均在99％以上；
优选的，所述聚丙烯纤维的纤维长度为1-10mm，纤度0.2-0.6detx，所述纤维素纤维的纤维长度为1-10mm；
优选的，所述隔膜上还包含陶瓷涂层，其制备方法为，取重量份数1-1.5份的陶瓷微粉分散于聚乙烯醇中得到涂布液，将涂布液涂覆在隔膜上，压光处理得到包含陶瓷涂层的隔膜；
优选的，至少一个电极的电极材料为碳化的石墨烯接枝复合PMMA材料；
进一步优选的，所述碳化的石墨烯接枝复合PMMA材料为碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料；
优选的，所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料的制备包括以下步骤：
S1、氮掺杂石墨烯
氧化石墨烯在无水乙醇中超声分散，料液比0.6-1g/L，加入溶液体系质量1％的尿素作为氮源，继续超声处理使溶液体系均匀分散，入水热反应釜水热反应6-12h，反应温度150-200℃，自冷后离心分离出产物，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥后粉碎备用；
S2、石墨烯接枝复合PMMA
S1制备的氮掺杂石墨烯在二甲基甲酰胺中分散，料液比0.8-1g/L，加入20-50倍氮掺杂石墨烯质量的甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后加入0.2-0.3倍氮掺杂石墨烯质量的的过氧化苯甲酰，不高于100rpm转速地搅拌，在80℃下加热反应12-16h，撤去热源，体系自冷后加入两倍溶液体积的无水乙醇，搅拌均匀后离心分离沉淀，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥；
S3、碳化
将S2制备的产物置于气氛炉中碳化，在流动氮气保护气氛下，升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，气氛中混入2-5％的二氧化碳、5-10％的水蒸气，保温2h，冷却后得到所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料。
本发明的有益效果为：
(1)通过在电容器的外壳包裹导热吸音棉，使得工作时产生的噪音小，甚至不产生噪音，同时不影响电容器本身的散热性能，可以避免过热发生击穿。
(2)本申请在原聚丙烯膜的基础上，以纤维状聚丙烯结合纤维素纤维，湿法成纸，不仅可以方便地控制膜厚，而且交错重叠的纤维造成更高、更均匀的孔隙率，同时起到力学强化作用；纤维素纤维不仅助于补强，其丰富的官能团也提高了隔膜材料的吸液保液性；本申请还在隔膜纸中加入陶瓷微粉作为增强填料，使得隔膜材料具有良好的抗张强度，同时提高绝缘性、介电性和化学稳定性，具有良好的隔离性能；稀土Nd、Er的氧化物掺杂，改变了BFBT陶瓷的化学结构，提高了BFBT陶瓷的本征阻抗，获得更高的击穿场强和更均匀的隔膜电性能，提高超级电容器工作电压，从而提高能量密度。
(3)石墨烯因导电性好、理论比电容高，是一种很有前途的电极材料，但石墨烯片层容易发生π-π堆垛，会显著降低其比表面积，影响电解液的快速传输，难以充分发挥其储能潜力，本申请以氮掺杂石墨烯为模板，在表面生长聚甲基丙烯酸甲酯作为碳源，再将其碳化并负载在石墨烯上，同时高温水蒸气对碳负载石墨烯造成扩造孔作用，进一步造成开放的孔结构，获得高比表面积和导电率的碳材料，在水系和离子液体中均具有良好的浸润性，循环稳定性良好，将其作为超级电容器的电极材料能有效的提高电荷的传输以及离子的抽取和注入，从而有效的提高超级电容器的性能。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种低噪抗击穿超级电容器，包括外壳、串联连接的至少一个电容器单元，所述电容器单元包括第一电极、第二电极和设置在所述第一电极和第二电极间的隔膜，所述第一电极、第二电极和隔膜设置在电解液中，所述第一电极和第二电极分别包括集流体和形成在所述集流体上的电极材料，所述隔膜为陶瓷微粉掺杂的聚丙烯-纤维素纸，所述陶瓷微粉为Er、Nb掺杂的BiFeO3-BaTiO3陶瓷微粉，所述电容器的外壳包裹有导热吸音棉；所述集流体为石墨碳棒、泡沫镍或铂；
所述隔膜的制备方法包括以下步骤：
S1、陶瓷微粉制备
以钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁为原料，按照比例0.6BiFeO3-0.4BaTiO3称取原料，入球磨罐，以氧化锆球珠为球磨介质，无水乙醇为介质，三油酸甘油酯为分散剂，球料比4:1，行星球磨机球磨5-6h，得到分散性悬浮液，烘干后600℃热处理4h，加入掺杂原料，以三氧化二铒、五氧化二钕为原料，按照比例ErNbO4称取原料，掺杂比例0.8％，再次球磨4-5h，1050℃下烧结保温3h，冷却后粉碎至粒径5μm以下，得到陶瓷微粉；
S2、隔膜制备
重量份数60份的聚丙烯纤维，重量份数40份的纤维素纤维，入打浆机，加水疏解，纤维百分浓度控制在0.2-0.5％，加入体积浓度1％的聚丙烯酰胺，打浆至分散完全，加入重量份数35份的陶瓷微粉，混合均匀，湿法造纸、切割制得所述隔膜；
所述原料钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁、三氧化二铒、五氧化二钕的纯度含量均在99％以上；
所述聚丙烯纤维的纤维长度为1-10mm，纤度0.2-0.6detx，所述纤维素纤维的纤维长度为1-10mm。
本实施例所述隔膜平均孔径在0.17-0.18μm，孔隙率67％，吸液率546％。
实施例2
一种低噪抗击穿超级电容器，包括外壳、串联连接的至少一个电容器单元，所述电容器单元包括第一电极、第二电极和设置在所述第一电极和第二电极间的隔膜，所述第一电极、第二电极和隔膜设置在电解液中，所述第一电极和第二电极分别包括集流体和形成在所述集流体上的电极材料，所述隔膜为陶瓷微粉掺杂的聚丙烯-纤维素纸，所述陶瓷微粉为Er、Nb掺杂的BiFeO3-BaTiO3陶瓷微粉，所述电容器的外壳包裹有导热吸音棉；所述集流体为石墨碳棒、泡沫镍或铂；
所述隔膜的制备方法包括以下步骤：
S1、陶瓷微粉制备
以钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁为原料，按照比例0.6BiFeO3-0.4BaTiO3称取原料，入球磨罐，以氧化锆球珠为球磨介质，无水乙醇为介质，三油酸甘油酯为分散剂，球料比4:1，行星球磨机球磨5-6h，得到分散性悬浮液，烘干后600℃热处理4h，加入掺杂原料，以三氧化二铒、五氧化二钕为原料，按照比例ErNbO4称取原料，掺杂比例0.8％，再次球磨4-5h，1050℃下烧结保温3h，冷却后粉碎至粒径5μm以下，得到陶瓷微粉；
S2、隔膜制备
重量份数60份的聚丙烯纤维，重量份数40份的纤维素纤维，入打浆机，加水疏解，纤维百分浓度控制在0.2-0.5％，加入体积浓度1％的聚丙烯酰胺，打浆至分散完全，加入重量份数35份的陶瓷微粉，混合均匀，湿法造纸、切割制得所述隔膜，再涂覆陶瓷涂层，取重量份数1-1.5份的陶瓷微粉分散于聚乙烯醇中得到涂布液，将涂布液涂覆在隔膜上，压光处理得到包含陶瓷涂层的隔膜；
所述原料钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁、三氧化二铒、五氧化二钕的纯度含量均在99％以上；
所述聚丙烯纤维的纤维长度为1-10mm，纤度0.2-0.6detx，所述纤维素纤维的纤维长度为1-10mm；
所述电极材料按活性炭：导电碳黑：聚四氟乙烯＝85:5:10的重量百分比制备，所述电解液为四氟硼酸四乙基铵。
本实施例所述隔膜平均孔径在0.16-0.17μm，孔隙率70％，吸液率572％，其工作电压3V，比电容290F/g，功率密度可达0.07Wh/g。
实施例3
在实施例2的基础上，所述电极的电极材料为碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料；
所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料的制备包括以下步骤：
S1、氮掺杂石墨烯
氧化石墨烯在无水乙醇中超声分散，料液比0.7g/L，加入溶液体系质量1％的尿素作为氮源，继续超声处理使溶液体系均匀分散，入水热反应釜水热反应8h，反应温度150-200℃，自冷后离心分离出产物，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥后粉碎备用；
S2、石墨烯接枝复合PMMA
S1制备的氮掺杂石墨烯在二甲基甲酰胺中分散，料液比0.8-1g/L，加入35倍氮掺杂石墨烯质量的甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后加入0.2-0.3倍氮掺杂石墨烯质量的的过氧化苯甲酰，不高于100rpm转速地搅拌，在80℃下加热反应12h，撤去热源，体系自冷后加入两倍溶液体积的无水乙醇，搅拌均匀后离心分离沉淀，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥；
S3、碳化
将S2制备的产物置于气氛炉中碳化，在流动氮气保护气氛下，升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，气氛中混入5％的二氧化碳、8％的水蒸气，保温2h，冷却后得到所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料。
将所述电极材料与粘结剂LA132在乙醇-水中超声分散形成均匀的浆料，将其均匀涂覆在集流体上，厚度10μm，所述电解液为四氟硼酸四乙基铵，其工作电压可达50V，比电容达497F/g，功率密度可达0.26Wh/g。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，包括外壳、串联连接的至少一个电容器单元，所述电容器单元包括第一电极、第二电极和设置在所述第一电极和第二电极间的隔膜，所述第一电极、第二电极和隔膜设置在电解液中，所述第一电极和第二电极分别包括集流体和形成在所述集流体上的电极材料，所述隔膜为陶瓷微粉掺杂的聚丙烯-纤维素纸，所述陶瓷微粉为Er、Nb掺杂的BiFeO3-BaTiO3陶瓷微粉，所述电容器的外壳包裹有导热吸音棉。
2.根据权利要求1所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述集流体为石墨或Al或Ni或Cu或Mg或Ti或Pt或Al2O3或NiO或CuO或MgO或TiO2。
3.根据权利要求1所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述隔膜的制备方法包括以下步骤：
S1、陶瓷微粉制备
以钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁为原料，按照比例0.6BiFeO3-0.4BaTiO3称取原料，入球磨罐，以氧化锆球珠为球磨介质，无水乙醇为介质，三油酸甘油酯为分散剂，球料比4:1-5:1，行星球磨机球磨4-12h，得到分散性悬浮液，烘干后600℃热处理4h；加入掺杂原料，以三氧化二铒、五氧化二钕为原料，按照比例ErNbO4称取原料，掺杂比例不高于1％，再次球磨4-6h，1000-1100℃下烧结保温3h，冷却后粉碎至粒径5μm以下，得到陶瓷微粉；
S2、隔膜制备
重量份数50-65份的聚丙烯纤维，重量份数35-50份的纤维素纤维，入打浆机，加水疏解，纤维百分浓度控制在0.2-0.5％，加入体积浓度1％的聚丙烯酰胺，打浆至分散完全，加入重量份数30-45份的陶瓷微粉，混合均匀，湿法造纸、切割制得所述隔膜。
4.根据权利要求3所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述原料钛酸钡、碳酸钡、二氧化钛、氧化铋、氧化铁的纯度含量均在99％以上。
5.根据权利要求3所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述聚丙烯纤维的纤维长度为1-10mm，纤度0.2-0.6detx，所述纤维素纤维的纤维长度为1-10mm。
6.根据权利要求3所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述隔膜上还包含陶瓷涂层，其制备方法为，取重量份数1-1.5份的陶瓷微粉分散于聚乙烯醇中得到涂布液，将涂布液涂覆在隔膜上，压光处理得到包含陶瓷涂层的隔膜。
7.根据权利要求1所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，至少一个电极的电极材料为碳化的石墨烯接枝复合PMMA材料。
8.根据权利要求7所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述碳化的石墨烯接枝复合PMMA材料为碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料。
9.根据权利要求8所述的一种低噪抗击穿超级电容器，其特征在于，所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料的制备包括以下步骤：
S1、氮掺杂石墨烯
氧化石墨烯在无水乙醇中超声分散，料液比0.6-1g/L，加入溶液体系质量1％的尿素作为氮源，继续超声处理使溶液体系均匀分散，入水热反应釜水热反应6-12h，反应温度150-200℃，自冷后离心分离出产物，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥后粉碎备用；
S2、石墨烯接枝复合PMMA
S1制备的氮掺杂石墨烯在二甲基甲酰胺中分散，料液比0.8-1g/L，加入20-50倍氮掺杂石墨烯质量的甲基丙烯酸甲酯，混合均匀后加入0.2-0.3倍氮掺杂石墨烯质量的的过氧化苯甲酰，不高于100rpm转速地搅拌，在80℃下加热反应12-16h，撤去热源，体系自冷后加入两倍溶液体积的无水乙醇，搅拌均匀后离心分离沉淀，依次以无水乙醇、蒸馏水洗涤，真空干燥；
S3、碳化
将S2制备的产物置于气氛炉中碳化，在流动氮气保护气氛下，升温速度10-20℃/min加热至300℃，再以升温速度5-10℃/min加热至700℃，气氛中混入2-5％的二氧化碳、5-10％的水蒸气，保温2h，冷却后得到所述碳化的氮掺杂石墨烯接枝复合PMMA材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911269979.1A CN111009425B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种低噪抗击穿超级电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911269979.1A CN111009425B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种低噪抗击穿超级电容器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111009425A true CN111009425A (zh) | 2020-04-14 |
| CN111009425B CN111009425B (zh) | 2021-06-22 |
Family
ID=70114597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911269979.1A Active CN111009425B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种低噪抗击穿超级电容器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111009425B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111909600A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-10 | 广东创辉鑫材科技股份有限公司 | 一种用于金属基板高导热树脂的制造方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165624A1 (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-06 | 富士シリシア化学株式会社 | セパレータ、電気化学素子、及びセパレータの製造方法 |
| CN103515561A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 安炬科技股份有限公司 | 电化学装置隔离膜及其制备方法 |
| CN106120156A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-16 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种超级电容器用抗击穿复合隔膜材料 |
| CN109065813A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 长沙理工大学 | 一种具有热闭合功能的锂离子电池隔膜及制备方法与应用 |
| CN109416981A (zh) * | 2016-06-30 | 2019-03-01 | 株式会社可乐丽 | 电容器用隔板 |
| CN109844991A (zh) * | 2016-10-17 | 2019-06-04 | 三菱制纸株式会社 | 电化学元件用间隔件和包含其的电化学元件 |
-
2019
- 2019-12-11 CN CN201911269979.1A patent/CN111009425B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012165624A1 (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-06 | 富士シリシア化学株式会社 | セパレータ、電気化学素子、及びセパレータの製造方法 |
| CN103515561A (zh) * | 2012-06-29 | 2014-01-15 | 安炬科技股份有限公司 | 电化学装置隔离膜及其制备方法 |
| CN106120156A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-16 | 安徽江威精密制造有限公司 | 一种超级电容器用抗击穿复合隔膜材料 |
| CN109416981A (zh) * | 2016-06-30 | 2019-03-01 | 株式会社可乐丽 | 电容器用隔板 |
| CN109844991A (zh) * | 2016-10-17 | 2019-06-04 | 三菱制纸株式会社 | 电化学元件用间隔件和包含其的电化学元件 |
| CN109065813A (zh) * | 2018-08-07 | 2018-12-21 | 长沙理工大学 | 一种具有热闭合功能的锂离子电池隔膜及制备方法与应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111909600A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-10 | 广东创辉鑫材科技股份有限公司 | 一种用于金属基板高导热树脂的制造方法 |
| CN111909600B (zh) * | 2020-08-06 | 2021-11-12 | 广东创辉鑫材科技股份有限公司 | 一种用于金属基板高导热树脂的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111009425B (zh) | 2021-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108483442B (zh) | 一种高介孔率氮掺杂炭电极材料的制备方法 | |
| CN108315834B (zh) | 一种阵列式磁性还原氧化石墨烯-炭纳米纤维的制备方法 | |
| CN107364863B (zh) | 改性稻壳基活性炭的制备方法 | |
| CN107195894B (zh) | 一种金属碳纳米纤维复合材料及其制备方法和应用 | |
| JP2001284188A (ja) | 電気二重層キャパシタ電極用炭素材料の製造方法及びこの炭素材料を用いた電気二重層キャパシタの製造方法 | |
| CN110473711B (zh) | 一种超级电容器电极材料的制备方法 | |
| JPH09320906A (ja) | 電気二重層コンデンサ電極用活性炭並びにその製造方法および電気二重層コンデンサ電極 | |
| Yang et al. | Comprehensive utilization of lignocellulosic biomass for the electrode and electrolyte in zinc-ion hybrid supercapacitors | |
| CN111009425B (zh) | 一种低噪抗击穿超级电容器 | |
| JP2023169201A (ja) | 蓄電デバイス電極用活性炭 | |
| CN105405681A (zh) | 一种石墨烯-活性炭复合电极材料的制备方法 | |
| CN107527749A (zh) | 一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料及其制备方法 | |
| CN114496592A (zh) | 以厨房用纸为原料的超级电容器电极材料的制备方法 | |
| KR100819900B1 (ko) | 흑연계물질 함유 나노활성탄소섬유를 이용한 슈퍼캐패시터 | |
| CN113880071A (zh) | 多通道且内嵌中空Co3O4纳米颗粒的碳纳米纤维气凝胶及其制备方法 | |
| JP4625950B2 (ja) | 活性炭、その製造方法、及び電気二重層キャパシタ用分極性電極 | |
| CN105931859A (zh) | 一种质地均一的高性能电容器隔膜材料 | |
| JP3638642B2 (ja) | 活性炭シート及び電気二重層キャパシタ | |
| JP2002151364A (ja) | 電気二重層キャパシタ及びその製造方法 | |
| JP2019145428A (ja) | 二次電池用セパレータ及びその製造方法 | |
| KR101147923B1 (ko) | 금속옥사이드가 함유된 다공성탄소나노섬유 제조방법, 상기 방법으로 제조된 다공성 탄소나노섬유, 및 이를 포함하는 탄소나노섬유응용제품 | |
| CN114921229A (zh) | 用于锂离子电池热管理的相变复合材料的制备方法 | |
| JP4179581B2 (ja) | 活性炭及びその製造方法並びにその用途 | |
| CN109786119B (zh) | 一种多孔电极及其导电化处理的方法 | |
| Wang et al. | Superior capacitive performance of active carbons derived from Loofah sponge |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A Low Noise Anti breakdown Supercapacitor Effective date of registration: 20231117 Granted publication date: 20210622 Pledgee: Bank of Changsha Co.,Ltd. Chenzhou Branch Pledgor: DONG JIA ELECTRONICS (CHENZHOU) CO.,LTD. Registration number: Y2023980066280 |