专利名称：含五氧化二钒的一种电化学电容器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电化学电容器及其制备方法，特别是涉及含五氧化二钒的 一种电化学电容器及其制备方法。
背景技术：
Ru02是目前电容量性能较好的一种现有材料，但是此种材料矿藏资源有限， 在电化学电容器内应用这种材料制作正极片，价格昂贵，不利于广泛推广使用。 关于利用105作为电化学电容器的电极材料，有关这一方面的研究比较少。对 VA进行掺杂改性，提高其容量性能，并将其组装成铝塑膜包装的叠片电化学电 容器，将此种电容器用在电动工具和电动汽车上，可以减少污染；从而可以填 补电化学电容器在此方面的研究空白。V20s作为电化学电容器的电极材料，电 容量性能好，其资源丰富，用于制造电化学电容器的正极片具有成本低、对环 境污染少等优点。由于V20s矿藏资源丰富，价格较低，将在电化学电容器领域 具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对Ru02资源有限，价格昂贵，污染环境， 不利于广泛推广使用的缺陷，提供含五氧化二钒的一种电化学电容器及其制备 方法，将此种电容器用在电动工具和电动汽车上，可以减少对环境的污染；VA 资源丰富，价格较低，将在电化学电容器领域具有广泛的应用前景。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是含五氧化二钒的一种电化学
电容器，负极片由活性炭、导电剂、粘结剂按照75 85 : 15 10 : 10 5的重 量比例制成，其特征是正极片由五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照 75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成。
所述五氧化二钒掺杂材料是金属钒和掺杂金属的化合物混合后与双氧水反
应的产物，掺杂金属的化合物选自盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐或金属氧化物中的
一种或几种，掺杂金属选自铝、钴、铬、锡、铁、镍中的一种或几种；导电剂 选自乙炔黑、鳞片石墨、导电炭黑中的一种或几种；粘结剂选自聚偏氟乙烯或 聚四氟乙烯中的一种或两种。
含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是包括如下具体 步骤
(1) 、按重量份数取下列各原料
金属钒 100; 掺杂金属的化合物 1 10;
(2) 、将步骤(1)中各原料混合均匀，将混合物置于容器中，加入双氧水
反应完全，反应后冷却至室温，在温度为100度条件下干燥24小时，将干燥产 物置于玛瑙研钵中研磨30分钟，得到五氧化二钒掺杂材料；
(3) 、将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成电化学电容器的正极片，将活性炭、导电剂、粘结剂按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成电化学电容器的负极片，选用隔膜、有机电 解液与正极片、负极片一起制成电化学电容器。
在上述制备方法中，掺杂金属的化合物选自盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐或金 属氧化物中的一种或几种，掺杂金属选自铝、钴、铬、锡、铁、镍中的一种或 几种；导电剂选自乙炔黑、鳞片石墨、导电炭黑中的一种或几种；粘结剂选自 聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或两种；隔膜选自聚乙烯、氣化隔膜、磺化 隔膜中的一种；有机电解液选自高氯酸锂、六氣磷酸锂、甲基三乙基四氟硼酸 胺中的一种。
本发明的有益效果是本发明采用自制的五氧化二钒为正极材料，通过掺 杂改善五氧化二钒的电化学性能，采用活性炭为对电极，形成混合型电化学电
容器。五氧化二钒提供氧化还原赝电容，活性炭提供双电层电容，通过此法提
高电化学电容器的能量密度和功率密度；对V20s进行掺杂改性，提高其容量性 能，并将其组装成铝塑膜包装的叠片电化学电容器，将此种电容器用在电动工
具和电动汽车上，可以减少对环境的污染；V20s作为电化学电容器的电极材料， 电容量性能好，其资源丰富，用于制造电化学电容器的正极片具有成本低、对 环境污染少等优点。由于VA矿藏资源丰富，价格较低，将在电化学电容器领
域具有广泛的应用前景；应用本发明，将产生很好的经济效益和社会效益。
具体实施例方式
实施例1，本实施例所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，负极片由活
性炭、导电剂、粘结剂按照80 : 12 : 8的重量比例制成，其特征是正极片由 五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照so : 12 : 8的重量比例制成。
所述五氧化二钒惨杂材料是金属钒和掺杂金属的化合物混合后与双氧水反
应的产物，掺杂金属的化合物选择盐酸盐；掺杂金属选择铝；导电剂选择乙炔 黑；粘结剂选择聚偏氟乙烯。
含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是包括如下具体 步骤
(1) 、按重量份数取下列各原料
金属钒 100; 掺杂金属的化合物 5;
(2) 、将步骤(1)中各原料混合均匀，将混合物置于容器中，加入双氧水 反应完全(例如取1克金属钒和0.05克掺杂金属的化合物混合均匀，加入双 氧水100毫升)，反应后冷却至室温，在温度为100度条件下干燥24小时，将 干燥产物置于玛瑙研钵中研磨30分钟，得到五氧化二钒掺杂材料；
(3) 、将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照80 : 12 : 8的重量比
例制成电化学电容器的正极片，将活性炭、导电剂、粘结剂按照80 : 12 : 8的
重量比例制成电化学电容器的负极片，选用隔膜、有机电解液与正极片、负极 片一起制成电化学电容器。
在上述制备方法中，掺杂金属的化合物选择盐酸盐；掺杂金属选择铝；导 电剂选择乙炔黑；粘结剂选择聚偏氟乙烯；隔膜选择聚乙烯；有机电解液选择 高氯酸锂(碳酸乙烯酯碳酸二乙酯=1 : 1)。
电化学电容器具体制备过程分为如下五个环节
1、 制片选择箔材、正负级配料，正极物料比例为五氧化二钒掺杂材料
导电剂粘结剂=80 : 12 : 8;负极物料比例为活性炭导电剂粘结剂=80 :
12 : 8;按照容量要求设计极片尺寸，确定涂布工艺，进行正、负极片涂布涂 布后辊压极片；将辊压后的极片裁大片；按照工艺要求将大片裁分切小片；将 裁分好的正负极片烘烤；称重，分档，全检将称完重的负极片进行全检，不 良极片进行归类，并统计数量；极耳焊接，极耳整平用辊轮将负极极耳整平； 正负极耳贴绝缘胶纸；正负极刷片。
2、 组装根据正极极片尺寸裁隔膜；对叠片后的电芯，进行热压，测巻芯 是否短路；按照既定的尺寸规格冲外壳铝塑膜盒；电芯入盒、封口、封边。
3、 注液、热冷压烘烤，电容器极片烘烤温度为75度 85度，烘烤时 间为10 12小时，干燥完成的电池应尽快转移到手套箱内，搁置O. 5h开始注 液；真空吸附；真空封口；气袋边加固；电容器搁置；热压热压电容器数量6 个/次，热压时电容器均匀分布于模具上，热压温度95±5度，热压气压450土5G 兆帕，热压时间80秒钟；冷压冷压电容器数量6个/次，电容器均匀分布于 模具上，冷压温度《35度，冷压气压250土50兆帕，冷压时间80秒钟。
4、 检测活化，内阻测试，配对组合；循环及其他性能测试。
5、 包装包装后出厂。
实施例2，本实施例所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，负极片由活 性炭、导电剂、粘结剂按照75 : 15 : 10的重量比例制成，其特征是正极片由
五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75 : 15 : io的重量比例制成。
所述五氧化二钒掺杂材料是金属钒和掺杂金属的化合物混合后与双氧水反应的产物，掺杂金属的化合物选择硝酸盐；掺杂金属选择钴；导电剂选择鳞片 石墨；粘结剂选择聚四氟乙烯。
含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是包括如下具体 步骤
(1) 、按重量份数取下列各原料
金属钒 100; 掺杂金属的化合物 1;
(2) 、将步骤(1)中各原料混合均匀，将混合物置于容器中，加入双氧水 反应完全(例如取1克金属钒和0. 01克掺杂金属的化合物混合均匀，加入双 氧水50亳升)，反应后冷却至室温，在温度为100度条件下干燥24小时，将干 燥产物置于玛瑙研钵中研磨30分钟，得到五氧化二钒掺杂材料；
(3) 、将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75 : 15 : 10的重量比
例制成电化学电容器的正极片，将活性炭、导电剂、粘结剂按照75 :15 : io的
重量比例制成电化学电容器的负极片，选用隔膜、有机电解液与正极片、负极 片一起制成电化学电容器。
在上述制备方法中，掺杂金属的化合物选择硝酸盐；掺杂金属选择钴；导 电剂选择鳞片石墨；粘结剂选择聚四氟乙烯；隔膜选择氟化隔膜；有机电解液
选择六氟磷酸锂(碳酸乙烯酯碳酸二乙酯碳酸二甲酯二i :i:i)。
电化学电容器具体制备过程与实施例i相同(但正极片、负极片的制成比 例及实施例2中对材料的选择例外)，在此不再重复描述。
实施例3，本实施例所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，负极片由活
性炭、导电剂、粘结剂按照85 : io : 5的重量比例制成，其特征是正极片由 五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照85 : io : 5的重量比例制成。 所述五氧化二钒掺杂材料是金属钒和掺杂金属的化合物混合后与双氧水反
应的产物；掺杂金属的化合物选择硫酸盐；掺杂金属选择锡；导电剂选择导电 炭黑；粘结剂选择聚四氣乙烯。
含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是包括如下具体 步骤
(1) 、按重量份数取下列各原料
金属钒 100; 掺杂金属的化合物 10;
(2) 、将步骤(1)中各原料混合均匀，将混合物置于容器中，加入双氧水 反应完全(例如取1克金属钒和0. 1克掺杂金属的化合物混合均匀，加入双
氧水200毫升)，反应后冷却至室温，在温度为100度条件下干燥24小时，将 干燥产物置于玛瑙研钵中研磨30分钟，得到五氧化二钒掺杂材料；
(3) 、将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照85 : 10 : 5的重量比
例制成电化学电容器的正极片，将活性炭、导电剂、粘结剂按照85 : io : 5的
重量比例制成电化学电容器的负极片，选用隔膜、有机电解液与正极片、负极 片一起制成电化学电容器。
在上述制备方法中，掺杂金属的化合物选择硫酸盐；掺杂金属选择锡；导 电剂选择导电炭黑；粘结剂选择聚四氟乙烯；隔膜选择磺化隔膜；有机电解液 选择甲基三乙基四氟硼酸胺(碳酸丙烯酯)。
电化学电容器具体制备过程与实施例1相同(但正极片、负极片的制成比 例及实施例3中对材料的选择例外)，在此不再重复描述。
以上所述仅是本发明的三个实施例，应予理解的是，对于本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以对本发明作出若干改进， 故凡依本发明专利申请范围所述的方法、特征及原理所做的等效变化或修饰， 同样属于本发明专利申请保护的范围。
权利要求
1、含五氧化二钒的一种电化学电容器，负极片由活性炭、导电剂、粘结剂按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成，其特征是正极片由五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成。
2、 根据权利要求l所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，其特征是 所述五氧化二钒掺杂材料是金属钒和掺杂金属的化合物混合后与双氧水反应的 产物，掺杂金属的化合物选自盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐或金属氧化物中的一种 或几种，掺杂金属选自铝、钴、铬、锡、铁、镍中的一种或几种。
3、 根据权利要求l所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，其特征是 导电剂选自乙炔黑、鳞片石墨、导电炭黑中的一种或几种。
4、 根据权利要求l所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器，其特征是粘结剂选自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或商种。
5、 含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是包括如下具 体步骤(1) 、按重量份数取下列各原料金属钒 100; 掺杂金属的化合物 1 10;(2) 、将步骤(1)中各原料混合均匀，将混合物置于容器中，加入双氧水 完全反应，反应后冷却至室温，在温度为100度条件下干燥24小时，将干燥产 物置于玛瑙研钵中研磨30分钟，得到五氧化二钒掺杂材料；(3) 、将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成电化学电容器的正极片，将活性炭、导电剂、粘结剂按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成电化学电容器的负极片，选用隔膜、有机电 解液与正极片、负极片一起制成电化学电容器。
6、 根据权利要求5所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法， 其特征是掺杂金属的化合物选自盐酸盐、硝酸盐、硫酸盐或金属氧化物中的 一种或几种，掺杂金属选自铝、钴、铬、锡、铁、镍中的一种或几种。
7、 根据权利要求5所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法， 其特征是导电剂选自乙炔黑、鳞片石墨、导电炭黑中的一种或几种。
8、 根据权利要求5所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法， 其特征是粘结剂选自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一种或两种。
9、 根据权利要求5所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，其特征是隔膜选自聚乙烯膜、氟化隔膜、磺化隔膜中的一种。
10、 根据权利要求5所述的含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法, 其特征是有机电解液选自高氯酸锂、六氟磷酸锂、甲基三乙基四氟硼酸胺中 的一种。
全文摘要
含五氧化二钒的一种电化学电容器，负极片由活性炭、导电剂、粘结剂按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成，正极片由五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成。含五氧化二钒的一种电化学电容器的制备方法，包括如下步骤(1)按重量份数取下列各原料金属钒100；掺杂金属的化合物1～10；(2)将步骤(1)中各原料混合均匀，加入双氧水反应完全，制取五氧化二钒掺杂材料；(3)将五氧化二钒掺杂材料、导电剂、粘结剂按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成电化学电容器的正极片。由本方法制成的电容器用在电动工具和电动汽车上，可以减少污染。
文档编号H01B1/00GK101359535SQ20081014230
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者唐致远, 涛 曲, 李中延, 虹 王 申请人:东莞市迈科科技有限公司