[发明专利]大容量无机型超级电容器极片的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大容量无机型超级电容器极片的制作方法，属于储能技术中超级电容器范畴。

背景技术

超级电容器是一种介于物理电容和化学电源之间的新型绿色、环保储能电源产品。超级电容器将能量储存在电极材料与电解质界面，包括双电层电容和界面准二维的法拉第电容，因而具有超高的电容值、极大的充放电功率和电流、非常好的低温性能；由于超级电容器特殊的储能机理，循环过程中不发生电化学反应，电极性能衰减极小。目前市场上二次电池应用比较普遍，如铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池等，超级电容器与二次电池相比具有独特的优势。二次电池储能较大，比能量高，具有稳定的应用市场领域。但二次电池也存在较多的不足之处如循环寿命比较短、高低温性能差、镍镉电池铅酸电池含有重金属对环境产生污染等缺点，超级电容器的出现弥补了二次电池在这些方面的不足，因而也越来越受到人们的重视，国内外众多企业与科研机构进行超级电容器产品的开发与研究。

超级电容器的一个重要应用方向为电动汽车、轨道交通、风力发电储能、太阳能发电储能等领域，在这些领域要求储能产品要有较大的储能和长的使用寿命。普通蓄电池储能较大，但由于其正负极发生化学反应存在衰减，使用寿命较短，存在较大的弊端；超级电容器循环寿命长达10万次，与蓄电池相比极具优势，但储能相对较低，因而市场迫切需求具有更高容量和大储能的超级电容器产品。

目前市场上的超级电容器主要为有机体系超级电容器，该品种超级电容器主要面向消费电子、玩具、汽车音响等领域，产品容量多为几个法拉至几百法拉，具有优异的充放电、高低温和循环寿命性能，但容量很小，无法满足在大容量储能方面的需求。

专利CN 02257929.X介绍了一种大容量矩形超级电容器，其壳体为矩形立方体，正负极板由发泡镍基体及其表面的导电涂覆层构成，再与螺杆式引出端子相连，壳体顶部设有安全阀。该超级电容器具有重量轻，功率和容量较大，低温性能好，循环寿命长等优点，其制作产品容量可以达到5000F，能满足电动车在加速、启动、爬坡时的高功率要求和其它大功率装置的电性能要求。但在新兴的电动汽车、太阳能、风能等新能源领域，由于其要求储存能量很大，如采用普通的超级电容器则需要大量的超级电容器串并联使用，以达到储能要求。这就增加了系统的复杂性与成本，使得超级电容器在大容量储能领域应用困难。

目前超级电容器的容量不够大，关键在于电容器极片的制作方法有缺陷，主要表现在极片厚度较小，极片涂覆层材料性能差，极片四周裸露，致使极片内阻较高，导电性不好，易发生开裂、掉粉、脱层现象，这些问题急待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有超级电容器容量不够大，大量电容器串并联使用时运行成本高的缺陷，提供一种储存能量大、运行成本低，能满足电动汽车和太阳能、风能等新能源领域需求的大容量无机型超级电容器极片的制作方法。

本发明的技术方案是：大容量无机型超级电容器极片的制作方法，包括在正负极片上涂布正负极活性物质以及将正负极片用隔膜包覆，其改进之处是：涂布所用正负极活性物质中加入占其总量的质量百分比为0.1％～5％的纤维复合物，涂布时使极片厚度达到3～10mm；正负极片用隔膜包覆后再对极片四周用胶粘剂将隔膜粘接密封。

进一步的方案是：所述纤维复合物是将石墨纤维、碳纤维中的一种或两种与尼龙纤维、聚酯纤维中的一种或两种预混后加入到质量百分比浓度为1％～3％的聚乙烯醇溶液中，在50～80℃下快速搅拌12～24小时，然后蒸发脱水研磨后制得；所述纤维复合物中，各组分的质量百分比含量为：石墨纤维和/或碳纤维40～65％，尼龙纤维和/或聚酯纤维30～40％，聚乙烯醇1～20％；所述胶粘剂采用丙烯酸改性环氧胶或环氧树脂胶。

普通超级电容器的极片厚度多在1mm以下，极片厚度增加则内阻迅速变大，同时过厚的极片易造成开裂、掉粉、脱层等现象，影响产品使用性能。本发明制备了纤维复合物，并加入到正负极活性物质中，有效解决了这些问题，使得单片极片厚度增加，极片上涂布的活性物质量大大提高。该纤维复合物具有优良的导电性，可以提高极片自身导电性，降低内阻。同时纤维复合物的加入提高了极片强度和韧性，在生产和加工过程中不易掉粉、开裂，使活性物质与集流体连接紧密，从而制得大容量的超级电容器产品。