[发明专利]碱性电容电池铁电极及其制备方法

权利要求书

1.一种碱性超级电容电池铁电极，其特征在于：包括多孔金属集电极基体以及其上的电极材料，电极材料的85-95wt％为电化学活性复合材料、5-15wt％为导电剂和粘结剂，所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂，电化学活性物质是占电化学活性复合材料60-90wt％的铁的氧化物或氢氧化物，添加剂包括：(1)含量为电化学活性复合材料5-20wt％的高比表面碳粉，包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等中的一种或多种，(2)含量为电化学活性复合材料3-10wt％的NiO或Ni(OH)₂，(3)含量为电化学活性复合材料2-10wt％的金属硫化物，包括FeS和NiS两种，或包括FeS和NiS和Bi₂S₃三种；所述导电剂占电极材料3-10wt％，粘接剂占电极材料2-5wt％，导电剂包括乙炔碳黑、石墨、亚氧化钛的一种或多种，粘接剂包括聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基纤维素钠HPMC、聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、丁苯胶乳SBR、氯丁胶乳CR、酚醛胶乳PF的一种或多种；

高比表面碳粉在电极上的空间分布方式有两种：均匀分散在电极材料中，或涂覆在电极的表面；

高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法为：所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体，通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆，经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳，从而制成铁电极；所述第一电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、高比表面碳粉、NiO或Ni(OH)₂、金属硫化物、导电剂、粘结剂以及使总的固含量为30-40wt％的纯水。

2.根据权利要求1所述的碱性超级电容电池铁电极，其特征在于：所述第一电极材料浆料的制备步骤如下：

步骤1：将上述重量百分含量的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内，加入所述纯水后搅拌均匀；

步骤2：将上述重量百分含量的高比表面碳粉分次加入，然后加入上述重量百分含量的导电剂，搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)₂及金属硫化物，再搅拌0.5-1h；

步骤3：分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质，加入完毕后搅拌2-4h，即得第一电极材料浆料。

3.根据权利要求1所述的碱性超级电容电池铁电极，其特征在于：高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法具体包括如下步骤：

步骤1：将泡沫镍预压至初始厚度的80％左右后，在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带，类似地，在冲孔的镀镍钢带一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带；

步骤2：将上述制备的第一电极材料浆料置于料浆槽中，让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽，使浆料均匀填充、涂覆在基带上，刮平整形；

步骤3：将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理，烘干温度控制在150℃范围内，分段温区为：60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃，基带的传输速度控制在0.5-2m/min；

步骤4：将烘干的极板经过预压、辊压、冲压切片，剥离耐高温胶带后，点焊极耳，从而获得铁电极。

4.根据权利要求1所述的碱性超级电容电池铁电极，其特征在于：高比表面碳粉涂覆在电极表面时的制备方法包括如下步骤：

所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体，通过电极极板拉浆自动生产线将第二电极材料浆料进行填充、涂覆，经过烘干后浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片，即得铁电极；所述第二电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、NiO或Ni(OH)₂、金属硫化物、部分导电剂、部分粘结剂以及使总的固含量为30-40wt％的纯水；所述高比表面碳浆料包括上述重量百分含量的高比表面碳粉、以及余下的粘结剂和导电剂、以及使总的固含量为20-30wt％的纯水，其中，粘接剂和导电剂在第二电极材料浆料和高比表面碳浆料中用量分配比例为(2～4)：1。