超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容器。超级电容器电极用树脂组成物包括聚合物。聚合物包括式(1)所示的第一结构单元以及除了第一结构单元以外的第二结构单元。以聚合物为100重量％计，第一结构单元的含量为65重量％至95重量％，第二结构单元的含量为5重量％至35重量％。聚合物的平均粒径为290纳米至490纳米。式(1) 式(1)中，R1为氢原子或甲基，R2为碳数为4至10的烷基。藉此，应用于超级电容器时，可以有效提升电容器的储能效率。
【专利说明】
超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种超级电容器电极用树脂组成物、超级电容器电极用浆料、超级电 容器电极以及超级电容器。尤其涉及一种超级电容器电极用树脂组成物，其所制备的超级 电容器电极用浆料可以制作出电极层与集电体之间密着性佳的超级电容器电极、超级电容 器电极用浆料、超级电容器电极，以及具有所述超级电容器电极的超级电容器。
【背景技术】
[0002] 超级电容器（supercapacitor,以下简称SC)，又称为电双层电容器（electrical double layer capacitor,以下简称EDLC)，其比一般电池有较高的能量密度，且具有可快 速充放电与高循环使用寿命等优点，因此广泛地用于能源储存领域。
[0003] 超级电容器是以电双层方式将电能储存于电极上的电化学装置。超级电容器能量 贮存及释放皆来自静电荷吸附所形成的电双层结构。由于在这样的电双层结构反复充放电 的过程中，几乎不会产生一般电池在电化学反应过程中对于电解液以及电极的损耗，所以 具有优异的可逆电量以及高循环使用寿命。然而，在超级电容器的电极的制程中，经过卷绕 步骤，因此容易造成集电体上的电极层剥落，而电容器的储能效率不佳。
[0004] 因此，如何改善电极层与集电体之间密着性，实为目前此领域技术人员亟欲解决 的问题。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容 器。
[0006] 本发明提供一种超级电容器电极用树脂组成物，其包括聚合物。聚合物包括式（1) 所示的第一结构单元以及除了第一结构单元以外的第二结构单元。以聚合物为100重 量％计，第一结构单元的含量为65重量％至95重量％，第二结构单元的含量为5重量％至 35重量％。另外，聚合物的平均粒径为290纳米至490纳米。
[0007]
[0008] 式⑴中，R1为氢原子或甲基，R2为碳数为4至10的烷基。
[0009] 在本发明的一实施例中，上述的第一结构单元为70重量％至95重量％。
[0010] 在本发明的一实施例中，上述的第一结构单元为75重量％至90重量％。
[0011] 在本发明的一实施例中，上述的聚合物的重量平均分子量为20, 000至40, 000。
[0012] 在本发明的一实施例中，上述的第二结构单元包括酰胺系结构单元、乙烯性不饱 和羧酸结构单元、乙烯性不饱和羧酸酯结构单元、芳香族乙烯基结构单元以及丙烯腈系结 构单元。
[0013] 在本发明的一实施例中，上述的超级电容器电极用树脂组成物，其中酰胺系结构 单元的含量为1重量％至7重量％、乙烯性不饱和羧酸结构单元的含量为1重量％至7重 量％、乙烯性不饱和羧酸酯结构单元的含量为1重量％至7重量％、芳香族乙烯基结构单元 的含量为1重量％至15重量％、丙烯腈系结构单元的含量为1重量％至3重量％。
[0014] 在本发明的一实施例中，上述的聚合物是经乳化聚合反应而制得。
[0015] 在本发明的一实施例中，上述的超级电容器电极用树脂组成物，还包括水。
[0016] 本发明另提供一种超级电容器电极用浆料，其包括上述的超级电容器电极用树脂 组成物以及活性物质。
[0017] 本发明还提供一种超级电容器电极，其包括集电体以及位于集电体的表面上的电 极层，其中电极层是由上述超级电容器电极用浆料而制得。
[0018] 本发明还提供一种超级电容器，其包括：两个电极以及位于这些电极之间的电解 质，其中这些电极中的至少一者为上述的超级电容器电极。
[0019] 基于上述，含有特定聚合物的超级电容器电极用树脂组成物所制备的超级电容器 电极用浆料可以制作出电极层与集电体之间密着性佳的超级电容器电极。藉此，应用于超 级电容器时，可以有效提升电容器的储能效率。
[0020] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下。
【附图说明】
[0021] 图1A为本发明的一实施例的卷绕型超级电容器的爆炸图；
[0022] 图1B为本发明的一实施例的卷绕型超级电容器的内部示意图；
[0023] 图2为沿着图1B中的1-1'剖面的剖视示意图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 100 :卷绕型超级电容器；
[0026] 110:主体部；
[0027] 110a:圆柱面；
[0028] 110b:底面；
[0029] 110c:顶面；
[0030] 112:正极；
[0031] 112a、112c、116a、116c :电极层；
[0032] 112b、116b :集电体；
[0033] 114:电解质；
[0034] 116:负极；
[0035] 120 :导线；
[0036] 130 :封装壳体；
[0037] 140:封口 元件；
[0038] Η :贯孔；
[0039] L :积层结构；
[0040] S1:隔膜；
[0041] S2:隔膜。
【具体实施方式】
[0042] 〈超级电容器电极用树脂组成物〉
[0043] 本发明提供一种超级电容器电极用树脂组成物，其包括聚合物。
[0044] 聚合物包括式（1)所示的第一结构单元以及除了第一结构单元以外的第二结构 单元。
[0045]
[0046] 式⑴中，R1为氢原子或甲基，R2为碳数为4至10的烷基。
[0047] 第一结构单元源自于式（2)所示的第一单体。
[0048]
[0049] 式⑵中，R1及R 2与式⑴中的R1及R 2同义，在此不另行赘述。
[0050] 第一单体的具体例包括但不限于丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正戊酯、丙 烯酸异戊酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2, 2-二乙基己酯等丙烯酸烷基酯； 甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯 酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2, 2-二乙基己酯等甲基丙烯酸烷基酯，或 上述化合物的组合。
[0051 ] 第一单体可单独使用一种也可组合多种来使用。
[0052] 第一单体的具体例较佳为丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己酯，或上述化合物的组 合。
[0053] 以聚合物为100重量％计，第一结构单元的含量为65重量％至95重量％，较佳 为70重量％至95重量％，更佳为75重量％至90重量％。当第一结构单元的含量为65重 量％至95重量％时，超级电容器电极的电极层与集电体之间密着性佳。
[0054] 第二结构单元源自于第二单体。第二结构单元包括酰胺系结构单元、乙烯性不饱 和羧酸结构单元、乙烯性不饱和羧酸酯结构单元、芳香族乙烯基结构单元以及丙烯腈系结 构单元。第二单体包括酰胺系单体、乙烯性不饱和羧酸单体、乙烯性不饱和羧酸酯单体、芳 香族乙烯基单体以及丙烯腈系单体。
[0055] 酰胺系结构单元源自于酰胺系单体。酰胺系单体的具体例包括但不限于 丙烯酰胺（acrylamide)、甲基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟甲基甲基丙烯酰 胺、N, N-二甲基丙稀酰胺（N, N-dimethylacrylamide)、N, N-二甲基甲基丙稀酰胺 (N, N-dimethylmethacrylamide)，或上述化合物的组合。酰胺系单体可单独使用一种也可 组合多种来使用。酰胺系单体的具体例较佳为丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，或上述化合物的 组合。以聚合物为100重量％计，酰胺系结构单元的含量较佳为1重量％至7重量％，更佳 为2重量％至6重量％，最佳为2重量％至5重量％。
[0056] 乙烯性不饱和羧酸结构单元源自于乙烯性不饱和羧酸单体。乙烯性不饱和羧酸单 体的具体例包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸、巴豆酸、衣康酸、反丁烯二酸， 或上述化合物的组合。乙烯性不饱和羧酸单体可单独使用一种也可组合多种来使用。乙 烯性不饱和羧酸单体的具体例较佳为包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸，或上述化合物的组 合。以聚合物为100重量％计，乙烯性不饱和羧酸结构单元的含量较佳为1重量％至7重 量％，更佳为2重量％至6重量％，最佳为2重量％至5重量％。
[0057] 乙烯性不饱和羧酸酯结构单元源自于乙烯性不饱和羧酸酯单体。乙烯性不饱和羧 酸酯单体的具体例包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯等的丙烯酸烷基酯； 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等的甲基丙烯酸烷基酯；顺丁烯二酸二甲酯、顺丁烯二酸 二乙酯等的顺丁烯二酸烷基酯；衣康酸二甲酯等的衣康酸烷基酯；反丁烯二酸单甲酯、反 丁烯二酸单乙酯、反丁烯二酸二甲酯、反丁烯二酸二乙酯等的反丁烯二酸烷基酯，或上述化 合物的组合。乙烯性不饱和羧酸酯单体可单独使用一种也可组合多种来使用。乙烯性不饱 和羧酸酯单体的具体例较佳为包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯，或上述化合物的组合。以 聚合物为100重量％计，乙烯性不饱和羧酸酯结构单元的含量较佳为1重量％至7重量％， 更佳为2重量％至6重量％，最佳为2重量％至5重量％。
[0058] 芳香族乙烯基结构单元源自于芳香族乙烯基单体。芳香族乙烯基单体的具体例包 括但不限于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基-α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯，或上 述化合物的组合。芳香族乙烯基单体可单独使用一种也可组合多种来使用。芳香族乙烯基 单体的具体例较佳为苯乙烯或α-甲基苯乙烯，或上述化合物的组合。以聚合物为1〇〇重 量％计，芳香族乙烯基结构单元的含量较佳为1重量％至15重量％，更佳为3重量％至13 重量％，最佳为5重量％至11重量％。
[0059] 丙烯腈系结构单元源自于丙烯腈系单体。丙烯腈系单体的具体例包括但不限于丙 稀腈（acrylonitrile)、α-甲基丙稀腈（methacrylonitrile)，或上述化合物的组合。丙 烯腈系单体可单独使用一种也可组合多种来使用。丙烯腈系单体的具体例较佳为丙烯腈。 以聚合物为100重量％计，丙烯腈系结构单元的含量较佳为1重量％至3重量％，更佳为1 重量％至2. 5重量％，最佳为1.3重量％至2. 2重量％。
[0060] 以聚合物为100重量％计，当酰胺系结构单元、乙烯性不饱和羧酸结构单元、乙烯 性不饱和羧酸酯结构单元、芳香族乙烯基结构单元，以及丙烯腈系结构单元的含量在前述 范围内时，超级电容器电极用树脂组成物制作出的超级电容器电极的电极层与集电体之间 密着性较佳。
[0061] 以聚合物为100重量％计，第二结构单元的含量为5重量％至35重量％。较佳为 5重量％至30重量％，更佳为10重量％至25重量％。
[0062] 聚合物的平均粒径为290纳米至490纳米，较佳为300纳米至450纳米。当聚合 物的平均粒径小于290纳米时，超级电容器电极用树脂组成物制作出的超级电容器电极的 电极层与集电体之间密着性不佳。另外，就合成观点而言，平均粒径大于490纳米的聚合物 难以获得。
[0063] 聚合物的重量平均分子量较佳为20, 000至40, 000,更佳为25, 000至35, 000。当 聚合物的重量平均分子量在上述范围内时，超级电容器电极用树脂组成物制作出的超级电 容器电极的电极层与集电体之间密着性较佳。
[0064] 聚合物可在水、乳化剂、聚合引发剂的存在下，使第一单体及第二单体经乳化聚合 反应而制得。第一单体及第二单体的具体例已在前文说明，在此不另行赘述。另外，以合成 聚合物的单体混合物的使用量为100重量％计，其第一单体及第二单体的含量约与聚合 物第一结构单元及第二结构单元的含量相当，在此不另行赘述。
[0065] 水例如是去离子水、超纯水、离子交换水、逆渗透水（Reverse Osmosis Water)或 蒸馏水。以合成聚合物的单体混合物的使用量为100重量份计，水的使用量可为100重量 份至1，000重量份。
[0066] 乳化剂的具体例包括但不限于阴离子型表面活性剂，例如高级醇的硫酸酯盐、 烷基苯磺酸盐（如十二烷基苯磺酸钠）、烷基二苯醚二磺酸盐、脂肪族磺酸盐、脂肪族羧 酸盐；非离子型表面活性剂，例如聚乙二醇烷基酯型、烷基苯基醚型、烷基醚；或上述乳 化剂的组合。乳化剂的具体例较佳为磺化琥泊酸二环己酯钠盐（Sodium dicyclohexyl sulfosuccinate，商品名MA-80)。以合成聚合物的单体混合物的使用量为100重量份计，乳 化剂的使用量可为〇. 5重量份至2重量份。
[0067] 聚合引发剂可为自由基聚合引发剂。聚合引发剂的具体例包括但不限于过硫酸 钾、过硫酸钠、过硫酸铵等的水溶性聚合引发剂；油溶性聚合引发剂，例如过氧化氢异丙苯 芡、过氧化苯甲酰、叔丁基过氧化氢、乙酰化过氧化氢、过氧化氢二异丙基苯、1，1，3, 3-四甲 基丁基过氧化氢；或上述聚合引发剂的组合。聚合引发剂的具体例较佳为过硫酸铵。以合 成聚合物的单体混合物的使用量为100重量份计，聚合引发剂的使用量可为〇. 01重量份至 5重量份。
[0068] 乳化聚合反应也可以在其他添加剂的存在下进行。其他添加剂可以列举如防老化 剂、防腐剂、分散剂、增粘剂、或上述其他添加剂的组合。
[0069] 乳化聚合反应并没有特别限定，可以使用批次聚合、半批次聚合、种子聚合（seed polymerization)等。此外，对于各种成分的添加方法也没有特别限定，可以使用一次添加 方法、分次添加方法、连续添加方法、或自动添加 （power feeding)法等。
[0070] 乳化聚合反应的温度可为40至100°C，较佳为50至90°C。乳化聚合反应的反应 时间可为2至12小时，较佳为3至8小时。
[0071] 经乳化聚合反应后，即可获得含有聚合物以及水的溶液，该溶液可再经过减压浓 缩而获得固体含量为20重量％至50重量％的超级电容器电极用树脂组成物。也就是说， 超级电容器电极用树脂组成物，除了包括聚合物之外，可还包括合成聚合物所使用的水。 [0072]〈超级电容器电极用浆料〉
[0073] 本发明另提供一种超级电容器电极用浆料，其包括上述的超级电容器电极用树脂 组成物以及活性物质。此外，若需要，超级电容器电极用浆料可还包括腐蚀剂、导电辅助剂、 增粘剂、分散剂、稳定化剂等至少一种添加剂以及额外添加的水。
[0074] 活性物质的具体例包括但不限于导电性碳质材料，例如天然石墨、人造石墨或活 性炭。人造石墨例如是将石油、煤炭沥青或焦炭等经石墨化处理者。导电性高分子例如多 并苯（polyacene)系有机半导体、聚乙炔、聚对伸苯基，或上述碳化物的组合。
[0075] 腐蚀剂只要可以部分腐蚀后述集电体的表面，而使集电体的表面粗糙化之外，没 有其他的限制。腐蚀剂的具体例包括但不限于甲酸、乙酸、草酸、丙二酸、苹果酸、酒石酸、琥 珀酸或或丙酸等的有机酸；或盐酸、磷酸或硫酸等的无机酸。
[0076] 导电辅助剂的具体例包括但不限于乙炔黑或科琴黑（Ketjenblack)等碳黑；气相 法碳纤维等纳米碳纤；纳米碳管、石墨微粉等导电性碳，或上述碳化物的组合。
[0077] 增粘剂的具体例包括但不限于羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、乙基纤 维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸（盐）、氧化淀粉、磷酸化淀粉、酪蛋白，或上述增粘剂的组合。增 粘剂的具体例较佳为甲基纤维素。
[0078] 分散剂的具体例包括但不限于六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、聚丙烯酸钠 等。
[0079] 稳定化剂的具体例包括但不限于非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂，或 其组合。
[0080] 水可用于提升浆料的均匀度。水的具体例与合成聚合物所使用的具体例相同，在 此不另行赘述。
[0081] 制备超级电容器电极用浆料的方法没有特别的限制，只要可将超级电容器电极用 树脂组成物以及活性物质混合即可。具体而言，混合超级电容器电极用树脂组成物以及活 性物质的方法例如是以电磁搅拌器进行搅拌或以机械搅拌器进行搅拌。在本发明的超级电 容器电极用浆料中，基于活性物质100重量份，超级电容器电极用树脂组成物的使用量为 1重量份至40重量份，较佳为5重量份至30重量份。超级电容器电极用浆料的固体含量为 20重量％至35重量％。
[0082] 〈超级电容器电极及其制备方法〉
[0083] 本发明另提供一种超级电容器电极，其包括集电体以及位于集电体的表面上的电 极层，其中电极层是由上述的超级电容器电极用浆料而制得。
[0084] 超级电容器电极是通过将如上述的超级电容器电极用浆料经涂布于集电体的上 表面与下表面的至少一者，并经干燥等处理步骤而形成。
[0085] 集电体例如是铝、钛、钽、铁、铜、镍或不锈钢等金属材料。金属材料可为片状（金 属箱）、膜状或网状。
[0086] 将超级电容器电极用浆料经涂布于集电体的方法可以使用刮刀棒法、浸渍法、直 接辊法、凹版印刷法、挤压法、刷涂法、逆转辊法、或气刀法等方法。
[0087] 干燥的方法可使用放置干燥、送风干燥机、温风干燥机、红外线加热器、远红外线 加热器等。干燥温度通常为50°C以上。
[0088] 〈超级电容器〉
[0089] 本发明的超级电容器电极用树脂组成物、超级电容器电极用浆料以及超级电容器 电极，可应用于各种公知的超级电容器中。举例来说，如卷绕型超级电容器、积层型超级电 容器或纽扣型超级电容器。利用本发明的超级电容器电极用树脂组成物以及超级电容器电 极用浆料因电极层与集电体之间密着性佳而可有效提升电容器的储能效率。
[0090] 图1A为本发明的一实施例的卷绕型超级电容器的爆炸图。图1B为本发明的一实 施例的卷绕型超级电容器的内部示意图。请同时参照图1A及图1B。卷绕型超级电容器100 包括主体部110、两条导线120、封装壳体130以及封口元件140。导线120的材料例如是 金、银、铜、镍或不锈钢等金属。封装壳体130的材料例如是铝、铁、铜、镍或不锈钢等金属。 封口元件140例如是由橡胶、铁氟龙或塑胶片。
[0091] 主体部110为圆柱体。主体部110具有圆柱面110a、底面110b以及顶面110c， 其中底面ll〇b与顶面110c位于圆柱面110a的相对两侧。主体部110是由包括正极112 及负极116的积层结构L经卷绕而制得。两条导线120分别与正极112及负极116电性连 接。封装壳体130包覆主体部110的圆柱面110a以及底面110b。封口元件140位于主体 部110的顶面ll〇c上，且具有两个贯孔H。两条导线120分别穿过封口元件140的两个贯 孔Η而向外部电性连接。
[0092] 图2为沿着图1Β中的1-1'剖面的剖视示意图。积层结构L由左而右依序积层 为正极112、隔膜S1、电解质114、负极116以及隔膜S2。电解质114位于正极112与负极 116之间。隔膜S1位于正极112与电解质114之间。隔膜S2位于负极116的相反于电解 质114的一侧，也即负极116位于电解质114与隔膜S2之间。
[0093] 正极112包括电极层112a、集电体112b以及电极层112c，其中集电体112b位于电 极层112a与电极层112c之间。电极层112c位于隔膜S1旁。负极116包括电极层116a、 集电体116b以及电极层116c，其中集电体116b位于电极层116a与电极层116c之间。电 极层116a位于电解质114旁。正极112与负极116中的至少一者为上述的超级电容器电 极。就密着性的观点而言，正极112与负极116较佳是皆为上述的超级电容器电极。在另 一实施例中，电极层112a、电极层112c、电极层116a以及电极层116c中的至少一者也为含 有上述的超级电容器电极用树脂组成物。
[0094] 电解质114的选用并没有特别限定，也能使用公知的超级电容器电解液，只要不 影响超级电容器电极上的电极层即可。电解质114例如是锂盐或铵盐等电解质溶于有机溶 剂所形成的非水性电解液；1 _乙基_3_甲基-咪唑二氰胺（l-ethyl-3-methylimidazolium dicyanamide)、l_ 丁基-3,5-二甲基-P比啶溴（l-butyl-3,5-dimethylpyridinium bromide)或 1- 丁基-3-甲基-咪唑六氣磷酸盐（l-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate)等室温离子液体等。在非水性电解液中，锂盐例如是LiPF 6、LiBF4、 LiAsF6、LiSbF6、LiC(S02CF3) 3、LiN(S02CF3)2或上述的组合。铵盐例如是三乙基单甲基四氟 硼酸铵、四乙基四氟硼酸铵、四乙基六氟磷酸铵或上述的组合。有机溶剂例如是γ-丁基内 酯、碳酸乙稀酯（ethylene carbonate，EC)、碳酸丙稀酯、碳酸丁稀酯、碳酸二乙酯（diethyl carbonate，DEC)、乙酸丙酯（propyl acetate，PA)、碳酸二甲酯（dimethyl carbonate， DMC)、碳酸甲乙酯（ethylmethyl carbonate，EMC)、环丁砜类化合物、乙腈或上述的组合。电 解质114的具体例较佳为三乙基单甲基四氟硼酸铵的碳酸丙烯酯溶液。
[0095] 隔膜S1、隔膜S2的选用没有特别限制，可使用公知或市售的隔膜。隔膜例如是绝 缘材料、玻璃纤维或纤维素，而绝缘材料可为聚乙烯（PE)、聚丙烯（PP)、纸浆等聚烯烃制成 的微孔膜或不织布。
[0096] 实施例
[0097] 在下文中，单体混合物中的各种单体的比例约与所合成出的聚合物中的各结构单 元比例相同。
[0098] 实施例1
[0099] a.超级电容器电极用树脂组成物的制备
[0100] 在耐压性的反应器中，置入250重量份的去离子水、0. 95重量份的磺化琥珀酸二 环己酯钠盐（作为乳化剂，商品名MA-80)以及100重量份的单体混合物，其中以单体混合 物为100重量％计，丙烯酸2-乙基己酯（2-EHA)为67重量％ ;丙烯酰胺（以下简称为AM) 为5重量％ ;甲基丙烯酸（MAA)为5重量％ ;甲基丙烯酸甲酯（MMA)为5重量％ ;苯乙烯 (SM)为15重量％;丙烯腈（AN)为3重量％。接着，于升温至70°C后，加入1重量份的过硫 酸铵（APS)作为聚合引发剂，并且进行反应5小时。反应结束后进行减压浓缩，即可获得实 施例1的固体含量为30重量％的超级电容器电极用树脂组成物。超级电容器电极用树脂 组成物中所含有的聚合物的平均粒径、重量平均分子量如表2。另外，平均粒径、重量平均分 子量的量测方法如后述。
[0101] b.超级电容器电极用浆料的制备
[0102] 将2重量份甲基纤维素（作为增粘剂）、16. 7重量份的超级电容器电极用树脂组 成物以及93重量份的活性炭（作为活性物质）加入254重量份的去离子水中，并混合搅拌 均匀，即可获得实施例1的固体含量为27重量％的浆料。
[0103] c.超级电容器电极的制备
[0104] 以刮刀棒法将浆料均匀涂布于铝箱（作为集电体）上，浆料厚度为200 μm，并将 铝箱置于烘箱中。在温度为80°C下烘烤30分钟，以干燥浆料。然后，对铝箱进行滚压，以 制成厚度约100 μ m、宽度约10cm、长度约30cm的实施例1的电极。将所制得的电极进行评 价，评价方式如后述，并且其结果如表2所示。
[0105] d.超级电容器的制备
[0106] 利用卷绕机，将上述制作的电极与隔膜（纤维素）一同进行卷绕，以形成主体部， 并将主体部接上导线。将主体部、圆筒状的铝制封装壳体以及橡胶制的封口元件真空干燥 后，在干燥室中，将主体部插入铝制封装壳体中。接着，注入电解液，其中电解液为溶有三乙 基单甲基四氟硼酸铵的碳酸丙烯酯溶液。然后，以封口元件进行封闭，即可制得实施例1的 超级电容器。
[0107] 实施例2至实施例8
[0108] 实施例2至实施例8的超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容器以 与实施例1相同的步骤来制备。唯不同之处在于：改变超级电容器电极用树脂组成物的成 分及其用量（如表2所示），其中表2中简称所对应的化合物如表1所示。将所制得的超级 电容器电极用树脂组成物以及电极进行评价，其结果如表2所示。
[0109] 比较例1至比较例8
[0110] 比较例1至比较例8的超级电容器电极用树脂组成物、浆料、电极及超级电容器以 与实施例1相同的步骤来制备。唯不同之处在于：改变超级电容器电极用树脂组成物的成 分及其用量（如表3所示），其中表3中简称所对应的化合物如表1所示。将所制得的超级 电容器电极用树脂组成物以及电极进行评价，其结果如表3所示。
[0111]表 1
[0117] 〈评价方式〉
[0118] a.平均粒径测定
[0119] 将所制得的超级电容器电极用树脂组成物，以激光粒径分析仪（MALVERN公司制， 型号：nan〇-s90)的动态光散射法测量聚合物的平均粒径。
[0120] b.重量平均分子量测定
[0121] 重量平均分子量（Mw)是利用已知市售标准聚苯乙烯作成的检量线求得，以具示 差曲折率侦测及光散射侦测两项功能的凝胶透析层析仪（GPC，沃特世（Waters)公司制 造）测定。
[0122] c.密着性
[0123] 取1cm X 10cm的电极。接着，对电极进行弯折，使其一端环绕于直径为1mm的滚棒。 之后，在电极弯折的情况下，使滚棒自电极的一端滚至另外一端（称为弯折1次）。来回弯 折10次后，并观察铝箱上的电极层脱附或从铝箱上剥落的情况。评价基准如下所示。
[0124] 〇：电极的表面平滑，密着性佳。
[0125] X :电极的表面出现裂痕或电极层从铝箱表面剥落，表示密着性不佳。
[0126] 〈评价结果〉
[0127] 请参照表2及表3,与第一结构单元的含量为65重量％至95重量％的实施例1至 实施例8相比，第一结构单元的含量为65重量％以下的比较例2、3、5、6的密着性不佳。由 此可见，第一结构单元的含量为65重量％至95重量％时，超级电容器电极中的电极层与集 电体之间密着性佳；第一结构单元的含量小于65重量％时，超级电容器电极中的电极层与 集电体之间密着性不佳。
[0128] 与聚合物的平均粒径为290纳米至490纳米的实施例1至实施例8相比，聚合物 的平均粒径小于290纳米的比较例1、2、4、7、8的密着性不佳。由此可见，聚合物的平均粒 径为290纳米至490纳米时，超级电容器电极中的电极层与集电体之间密着性佳；聚合物的 平均粒径小于290纳米时，超级电容器电极中的电极层与集电体之间密着性不佳。另外，平 均粒径大于490纳米的聚合物难以合成。
[0129] 综上所述，本发明提出一种超级电容器电极用树脂组成物。在超级电容器电极用 树脂组成物中，通过控制第一结构单元的含量为65重量％至95重量％以及聚合物的平均 粒径为290纳米至490纳米，而使得当超级电容器电极用树脂组成物应用于超级电容器电 极时，超级电容器电极中的电极层与集电体之间密着性良好。因此，应用于超级电容器时， 可以有效提升电容器的储能效率。
[0130] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
【主权项】
1. 一种超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，包括： 聚合物，其包括式（1)所示的第一结构单元W及除了所述第一结构单元W外的第二结 构单元， 其中，W所述聚合物为100重量％计，所述第一结构单元的含量为65重量％至95重 量％，所述第二结构单元的含量为5重量％至35重量％， 所述聚合物的平均粒径为290纳米至490纳米，式（1) 式（1)中，Ri为氨原子或甲基，IT为碳数为4至10的烷基。2. 根据权利要求1所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述第一结构 单元为70重量％至95重量％。3. 根据权利要求2所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述第一结构 单元为75重量％至90重量％。4. 根据权利要求1所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述聚合物的 重量平均分子量为20, 000至40, 000。5. 根据权利要求1所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述第二结构 单元包括酷胺系结构单元、乙締性不饱和簇酸结构单元、乙締性不饱和簇酸醋结构单元、芳 香族乙締基结构单元W及丙締腊系结构单元。6. 根据权利要求5所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述酷胺系结 构单元的含量为1重量％至7重量％、所述乙締性不饱和簇酸结构单元的含量为1重量％ 至7重量％、所述乙締性不饱和簇酸醋结构单元的含量为1重量％至7重量％、所述芳香族 乙締基结构单元的含量为1重量％至15重量％、所述丙締腊系结构单元的含量为1重量％ 至3重量％。7. 根据权利要求1所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，所述聚合物是 经乳化聚合反应而制得。8. 根据权利要求1所述的超级电容器电极用树脂组成物，其特征在于，还包括水。9. 一种超级电容器电极用浆料，其特征在于，包括： 如权利要求1至8中任一项所述的超级电容器电极用树脂组成物；W及 活性物质。10. -种超级电容器电极，其特征在于，包括： 集电体拟及 电极层，位于所述集电体的表面上，且是由如权利要求9所述的超级电容器电极用浆 料而制得。11. 一种超级电容器，其特征在于，包括： 两个电极，其中至少一者为如权利要求10所述的超级电容器电极；W及 电解质，位于该些电极之间。
【文档编号】C08F220/18GK105985481SQ201510510431
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年8月19日
【发明人】郑竹芸, 吴琇媚, 薛展立, 李中斌
【申请人】奇美实业股份有限公司