[发明专利]一种超级电容器的电极材料及超级电容器电极的生产方法

说明书

技术领域

本发明属材料科学领域，尤其涉及一种电化学领域中超级电容器电极材料 及超级电容器电极生产方法。

背景技术

超级电容器(双电层电容器)是近年来发展起来的一种高能量电能存储元 件，具有高功率密度、高循环寿命、可快速冲放电和对环境无污染等优点，被广 泛应用于电机调节器、传感器、微机存储器的后备电源、机动车辆的启动装置、 风力发电和太阳能发电系统等洁净能源系统，因而受到关注。

超级电容器作为一种性能优异的能源储存装置，目前已成为材料、电力、 电子、物理、化学等多学科交叉领域研究的热点之一。主要研究目标是制备高 能量密度和高功率密度的致密能源所需的低成本电极材料，和工作电压高、电 化学性能稳定、导电率高和使用寿命长的电解质体系材料，并在此基础上制备 高功率密度、高能量密度和性能稳定的可用于各种电子设备的后备电源和电动 汽车混合动力系统等方面的超级电容器储能器件。

通常超级电容器用电极，是将含有作为活性物质的碳材料与粘结剂以及根 据需要添加的导电剂等组合物，与作为集电体的金属箔或金属网状物等加以层 压成型，从而制成超级电容器电极。

作为超级电容器电极的电极材料及制备方法，在专利(JP2-235320， JP9-306789)中介绍了将含碳材料与聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物构成的 粘结剂进行混炼或与液态润滑剂一起作为电极形成用组合物，进行加压成型制 备电极的方法。然而，在使用PTFE作为粘结剂时，与活性炭进行混炼时必须将 PTFE做成纤维状，同时由于纤维化部分与未纤维化部分在电极成型为薄膜时其 表面容易产生凸凹，电极强度不足，所制得的超级电容器性能很难保持均一性。

作为采用PTFE以外的粘结剂，在专利(JP4-22062)中介绍了将塑料粉与 活性炭混合，在塑料粉的软化点附近温度下成型，形成电极层的方法。采用该 方法得到的电极柔韧性差，在卷绕时电极层容易产生裂纹或从集电体上脱落， 从而严重影响超级电容器的性能。

另外，在专利(JP8-250380)中提出将苯乙烯-丁二烯橡胶或丙烯腈-丁二 烯橡胶的二甲苯溶液与活性炭混合，干燥后得到的混合物进行加压成型制备超 级电容器电极层的方法，该方法工序烦杂，所得到的超级电容器的性能，尤其 是高温性能较差。

在专利(CN101151692)中公开了一种将从富勒烯煤中得到的提取物经高温 处理得到新的含碳材料，同活性炭混合或单独使用，可以保持活性炭的静电容 量的同时，还可以降低超级电容器的内阻。但该种碳材料来源难以保证，且质 量难以控制，因此难以在超级电容器的实际生产中应用。

发明内容

鉴于上述超级电容器电极生产中存在的问题，本发明的目的在于提供一种 制备工序简单，活性物质密度均一，极片自身柔韧性及浸润性好，导电性强， 内阻低，生产效率高的超级电容器电极材料。

本发明还提供一种采用上述电极材料生产超级电容器电极的方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种超级电容器的电极材料，它含有活性物质、导电剂、粘合剂及阳离子 表面活性剂。

作为一种优选方案，本发明以活性物质的重量为基准，所述阳离子表面活 性剂的重量百分含量为0.1～20％；所述粘合剂的重量百分含量为0.1～20％；所 述导电剂的重量百分含量为0.01～15％。

作为另一种优选方案，本发明所述活性物质为碳材料。

进一步地，本发明所述阳离子表面活性剂为具有式(A)链状结构、式(B) 环状结构及式(C)环状结构中的一种或两种以上的混合物；

其中：R¹，R²，R³，R⁴为具有碳链长度≥8的烷基、烯基、炔基、烷氧基或 氰基基团；X＝BF₄^-，PF₆^-，N(SO₂CF₃)₂^-。

更进一步地，本发明所述粘结剂为含氟树脂、聚烯烃化合物、丁苯橡胶及 羧甲基纤维素中的一种或两种以上的混合物。