[发明专利]超级电容器及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及储能器件技术领域，尤其是涉及一种超级电容器的制备方法。

【背景技术】

超级电容器是近年来发展起来的一种基于电极/溶液界面电化学过程、专门 用于储能的特种电容器。超级电容器有着法拉级甚至千法拉级的超大电容量， 其能量密度比传统的电解电容器高上百倍，漏电流小近千倍，功率密度比二次 电池高近百倍，不需要任何维护和保养，充放电循环寿命长达50万次以上，是 一种理想的高稳定性、大功率、绿色无污染的物理二次电源。

作为一种新型的储能器件，超级电容器在功率密度、寿命、稳定性等方面 有着显著的优越性，而在能量密度方面也有着巨大的提升潜力。当今社会对高 性能、绿色无污染的新型二次能源的需求日益强烈，在此背景下，超级电容器 的产业化应用前景十分广阔。

与二次电池相比，储能式超级电容器具有两方面的显著优势：一是瞬间大 电流、大功率输出能力强。功率密度(单位体积或单位重量所能输出的功率) 比二次电池高一百倍以上；二是循环寿命及稳定性高。二次电池的循环寿命为 500～1000次，而超级电容器的循环寿命为50万次左右。

超级电容器的应用领域主要由上述两方面的性能特点所决定。小型超级电 容器通常应用于智能仪表、电子产品后备电源、手电筒、电动玩具、相机闪光 灯等；大中型超级电容器则可用于内燃发动机的启动电源、太阳能-LED路灯系 统、电脉冲技术设备(如储能焊机)、电动车的起步、加速、爬坡电源(提高加 速度，保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命)；高压开关的分合闸操作电源，短距 离交通工具(如电动公交车)等等；在军事方面，超级电容器可用在坦克车、 装甲车等战车上作为辅助动力、解决其低温启动问题，也可用作激光武器所需 的大功率脉冲电源。

总之，由于超级电容器所具有高功率密度的特点，使其适用于需要瞬间大 功率输出的场合；而长达50万次循环/十年以上的寿命和绿色无污染的特性，使 其可以满足长期使用、免维护的要求。在国家政府大力提倡发展新能源，建设 节约型社会等政策背景下，储能用超级电容器的研发及应用必然大有可为。

超级电容器的核心技术在于电极材料和极片的制作工艺。目前超级电容器 的极片制作工艺通常采用单层涂覆式，即在集电极上涂覆直接活性物质浆料。 在单层涂覆式工艺中，活性物质层中需加入较多的粘结剂才可实现与集电极的 牢固结合，然而，粘结剂用量的增加，将导致能量密度的下降。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种提高能量密度的超级电容器的制备方法。

一种超级电容器的制备方法，所述超级电容器包括电极片，包括如下步骤：

步骤一：在作为集电极的金属箔层涂覆导电粘结剂层；在溶剂中溶解粘结 剂，分散导电剂，制成固体物重量含量为5～25％的浆料，将该浆料涂覆于集 电极表面，涂覆厚度为5～30μm；在80～140℃温度下通风干燥；

步骤二：在步骤一制成的极片半成品的表面涂覆活性材料层；在溶剂中溶 解粘结剂，分散活性材料、导电剂，制成固体物重量含量为10～35％的浆料， 将该浆料涂于步骤一制成的极片半成品的表面，在80～140℃温度下通风干燥， 辊压至厚度为60～200μm，形成三层结构的电极片；

步骤三：将所述步骤二制成的电极片卷绕注入电解液制成所述超级电容； 将步骤二制成的极片裁切成两条带状电极，铆接引线后，夹入隔膜，卷绕或折 叠成电容芯子，在80～140℃温度下真空干燥6～24h，在干燥气氛保护下，将 电容芯子放入电容器壳体内，配上端盖，注入电解液，密封注液孔，制成超级 电容器产品。

在优选的实施方式中，所述的集电极为以下材料的一种：铝箔、铜箔或镍 箔。

在优选的实施方式中，所述导电粘结剂层为导电剂与粘结剂混合而成。

在优选的实施方式中，所述的导电剂为以下材料的一种或一种以上的混合： 乙炔黑、碳黑、人造石墨、天然石墨。

在优选的实施方式中，所述的粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基 纤维素、聚乙烯醇、丙烯酸树脂中的至少一种。

在优选的实施方式中，所述的活性材料层中的活性材料为活性炭粉、活性 炭纤维、碳气凝胶、碳纳米管或金属氧化物中的至少一种。