[发明专利]一种基于涂布转移技术制备超级电容器的方法

说明书

本发明公开了一种基于涂布转移技术制备超级电容器的方法；通过配制的粘结剂和活性物质混合浆料，基于涂布工艺技术制备成电极极片，然后通过压力转移技术转移到泡沫镍集流体，结合隔膜和电解液或离子液体，组装成超级电容器；该超级电容器的涂布转移技术制备方法快速高效、性能优异、重复性好、成本低，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器制备的方法，属于超级电容器制造技术领域。

背景技术

超级电容器是一种介于平板电容器和电池之间的一种新型绿色储能装置，与传统的电容器和电池相比，超级电容器具有功率密度和能量密度高、循环寿命长、可工作温度范围宽、安全可靠、成本低等优点。特别是超级电容器能够进行大电流密度的快速充放电，如要存储相同的能量，对于电池来说可能需要数个小时，而超级电容器只需要几秒钟的时间。因而超级电容器广泛用于能源存储、电动汽车、移动通讯设备、医疗卫生、军事设备、工业生产设备等。

现有制备超级电容器的技术中，刮涂法是制备超级电容器电极的一种常见方法。刮涂法中一般采用金属箔做集流体，再将活性材料和粘结剂按一定比例形成的混合物浆料刮涂到金属箔上，干燥后形成预制电极。然而这种方法制备出的电极存在着活性物质分布不均、活性物质的质量难以控制且具有一定的污染性等缺点，限制了超级电容器性能的提高。另外，如果将金属箔直接作为集流体，未经处理的金属箔会限制活性物质的比容量，导致电极不能很好地被电解液浸润，有效利用率低。基于此，本发明针对上述所存在的问题，提出了一种涂布转移技术制备超级电容器的方法，不仅很好地解决了上述存在的问题，而且还能适应连续化、大规模生产工艺过程。

发明内容

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，基于粘结剂和活性物质配制的浆料，通过涂布工艺技术制备成电极极片，然后分切成合适尺寸的待转移极片，并通过压力转移到相同尺寸的泡沫镍集流体上，组装成超级电容器。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述粘结剂是聚偏氟乙烯(PVDF)，制备技术中先将PVDF粉末在80度到100度的烘箱中干燥干燥4小时到6小时后称量，然后溶于N-甲基吡咯烷酮(NMP)中形成质量浓度为2％到5％的PVDF溶液，在密封条件下磁力搅拌8小时到10小时，使其充分分散。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述活性物质为活性炭、钛酸锂、石墨烯、碳纳米管，比表面积为1500m²/g到3000m²/g之间，使用前将活性物质置于80度到100度的烘箱中进行干燥处理，避免粘结剂PVDF遇水后形成絮状物，影响粘结性能。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述配制的浆料将活性物质加入PVDF溶液，并与PVDF形成质量比为5:1到12:1的混合溶液，然后常温下磁力搅拌2小时到5小时。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述涂布是采用刮涂技术或狭缝涂布技术，在金属铝箔或铜箔或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺(PI)基底上，以1米/分钟到120米/分钟之间的速度进行涂布，可形成1微米到15微米间厚度的活性层厚度，然后放置于80度到100度烘箱内干燥处理。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述相同尺寸泡沫镍是指泡沫镍与待转移极片尺寸相同，并且泡沫镍在使用前分别用异丙醇、乙醇、去离子水超声清洗，然后置于80度到100度的干燥箱中烘干待用。

本发明所述的基于涂布转移技术制备超级电容器的方法，所述压力转移是先将涂布的电极极片与泡沫镍集流体复合，然后使用液压机施加2MPa到20MPa之间的压力，将活性物质从金属铝箔或铜箔或PET或PEN或PI基底上完全转移到泡沫镍集流体上。