一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改善隔膜浸润性的方法，尤其涉及一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，属于超级电容器技术领域。
【背景技术】
[0002]在超级电容器中，隔膜是关键的内层组件之一，隔膜的性能直接影响其内阻、放电容量、循环寿命和安全性能。而良好的超级电容器用隔膜应具有:(1)优异的电子绝缘体、良好的隔离性能和较低的内阻；(2)良好的化学稳定性，不易于老化；(3)较高的电解液浸透率；(4)较强的机械性能和较好的热稳定性，具有耐高温特点；(5)较高的孔隙率，具有良好的离子传输能力，同时孔隙大于电解液离子的尺寸，并尽可能小于电极材料颗粒粒径，以减少两极之间接触；(6)组织成分均匀，厚度一致、孔径大小一致。
[0003]目前，商用的超级电容器隔膜主要有聚丙烯隔膜(PP)和聚乙烯(PE)。虽然这两类隔膜都具有机械加工性能好、电化学窗口宽和耐电解液腐蚀等优点，但是非极性的聚烯烃隔膜表面能较低，与极性的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)等电解液溶剂的连通性不强，影响电容内部的离子传导，从而影响器件的整个电化学性能。所以改善隔膜的电解液浸润性非常重要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种改善隔膜浸润性的方法，使隔膜在使用过程中能够改善电解液的浸润能力。
[0005]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，该方法为在隔膜表面形成涂层，涂层通过以下方法得到:在溶剂中加入粘结剂和表面活性剂得到均匀的溶液，溶液附着于隔膜上并干燥即得到涂层。
[0006]本发明改善超级电容器用隔膜浸润性的方法是在隔膜表面形成涂层。一方面，在隔膜覆盖修饰物涂层后，面密度提高，隔膜的纵向拉伸强度增强，改善了电芯制作的可控性。而隔膜的纵向收缩率会减小，从而降低了隔膜因收缩导致正负极接触造成短路的几率，提尚电芯安全性能。还能使隔I旲的孔径相对变小，减少电芯的短路率，从而也能提尚电芯安全性能。此外，还能提高抗过充性能，进一步提高安全性能。另一方面，还能使极片间的接触更为充分，电芯内阻降低，电解液吸收能力变强。而且，还能提高隔膜的耐低温性能。
[0007]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，涂层的厚度为0.1-5 μm0
[0008]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，粘结剂与溶剂的质量比为(5-15):100o
[0009]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，粘结剂与表面活性剂的质量比为 100:(5-15)。
[0010]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，表面活性剂为氟碳表面活性剂，包括羧酸盐类、磺酸盐类、磷酸盐类和硫酸盐类中的一种或多种。
[0011]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，粘结剂为聚偏氟乙烯，丁苯橡胶，丙烯酸酯，石墨类导电胶系列中的一种或多种。
[0012]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，溶剂为乙醇，丙酮，二氯甲烷，乙醚，四氢呋喃，四氯化碳，二甲基甲酰胺中的一种或多种。
[0013]在上述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法中，溶液温度为30-60°C。
[0014]与现有技术相比，本发明改善超级电容器用隔膜浸润性的方法简单，适于大规模工业化生产应用。而且，该隔膜在使用过程中能够改善电解液的浸润能力，增强离子的传输，提升电芯的性能，从而使超级电容器实现高能量密度、高倍率性能、高循环寿命的多重优异性能。
【具体实施方式】
[0015]以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0016]实施例1:
[0017]将PVDF加入到丙酮中，其质量比为1:10，机械搅拌40min。然后加入羧酸盐类氟碳表面活性剂，其质量为PVDF的1/10，高速搅拌60min，搅拌速度为4000r/min，得到溶液。最后将PP隔膜在40°C的溶液中浸渍10小时，取出自然干燥、冷却，在PP隔膜表面形成厚度为1 μπι的涂层。
[0018]以活性炭为正极，钛酸锂为负极与处理后的隔膜组装成非对称电容。测试在lA/g和5A/g的电流密度下循环1000次容量保持率分别为98%和94.6%。
[0019]实施例2:
[0020]将PVDF加入到丙酮中，其质量比为1:10，机械搅拌40min。然后加入羧酸盐类氟碳表面活性剂，其质量为PVDF的1/10，高速搅拌60min，搅拌速度为4000r/min，得到溶液。最后将PE隔膜在40°C溶液中浸渍10小时，取出自然干燥、冷却，在PE隔膜表面形成厚度为1 ym的涂层。
[0021]以活性炭为正极，钛酸锂为负极与处理后的隔膜组装成非对称电容。测试在lA/g和5A/g的电流密度下循环1000次容量保持率分别为91.7%和89.1%。
[0022]实施例3:
[0023]将PVDF加入到丙酮中，其质量比为1:10，机械搅拌40min。然后加入羧酸盐类氟碳表面活性剂，其质量为PVDF的1/10，高速搅拌60min，搅拌速度为4000r/min，得到溶液。最后将PP隔膜在40°C溶液中浸渍5小时，取出自然干燥、冷却，在PP隔膜表面形成厚度为1 ym的涂层。
[0024]以活性炭为正极，钛酸锂为负极与处理后的隔膜组装成非对称电容。测试在lA/g和5A/g的电流密度下循环1000次容量保持率分别为94.9%和92.5%。
[0025]实施例4:
[0026]将PVDF加入到丙酮中，其质量比为1:10，机械搅拌40min。然后加入羧酸盐类氟碳表面活性剂，其质量为PVDF的1/10，高速搅拌60min，搅拌速度为4000r/min，得到溶液。最后将溶液喷涂在PP隔膜上，厚度控制在1 μm，烘箱温度为40°C，烘干过程中隔膜的移动速度为lm/min。
[0027]以活性炭为正极，钛酸锂为负极与处理后的隔膜组装成非对称电容。测试在lA/g和5A/g的电流密度下循环1000次容量保持率分别为96.6%和93.5%。
[0028]对比例1:
[0029]以活性炭为正极，钛酸锂为负极与普通PP隔膜组装成非对称电容。测试在lA/g和5A/g的电流密度下循环1000次容量保持率分别为88.3%和82.1%。
[0030]比较本发明实施例1-4和对比例1可知，隔膜的浸润性经过改善后，在使用过程中能够明显提高电解液的浸润能力，增强离子的传输，提升电芯的性能。从而使超级电容器实现高能量密度、高倍率性能、高循环寿命的多重优异性能。
[0031]在上述实施例及其替换方案中，涂层的厚度还可以为0.1 μπι、0.3μπι、0.5μπκ0.8 μm> 1.5 μm>2 μm>2.5 μm>3 μm>3.5 μm>4 μm>4.5 μm>5 μmD
[0032]在上述实施例及其替换方案中，粘结剂与溶剂的质量比为5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100。
[0033]在上述实施例及其替换方案中，表面活性剂与粘结剂的质量比为5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100。
[0034]在上述实施例及其替换方案中，表面活性剂还可以为磺酸盐类氟碳表面活性剂、磷酸盐类氟碳表面活性剂、硫酸盐类氟碳表面活性剂中的一种。
[0035]在上述实施例及其替换方案中，表面活性剂还可以为羧酸盐类氟碳表面活性剂、磺酸盐类氟碳表面活性剂、磷酸盐类氟碳表面活性剂、硫酸盐类氟碳表面活性剂中任意两种的混合或任意三种的混合或四种的混合。
[0036]在上述实施例及其替换方案中，粘结剂还可以为丁苯橡胶、丙烯酸酯、石墨类导电胶系列中的一种。
[0037]在上述实施例及其替换方案中，粘结剂还可以为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、丙烯酸酯、石墨类导电胶系列中任意两种的混合或任意三种的混合或四种的混合。
[0038]在上述实施例及其替换方案中，溶剂还可以为乙醇、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、四氯化碳、二甲基甲酰胺中的一种。
[0039]在上述实施例及其替换方案中，溶剂为乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、四氯化碳、二甲基甲酰胺中任意两种的混合或任意三种的混合或任意四种的混合或任意五种的混合或任意六种的混合或七种的混合。
[0040]在上述实施例及其替换方案中，溶液温度还可以为30 V、35 °C、45 V、50 °C、55 °C、60。。。
[0041]鉴于本发明加工工艺实施例众多，各实施例实验数据庞大众多，不适合于此处逐一列举说明，但是各实施例所需要验证的内容和得到的最终结论均接近，故而此处不对各个实施例的验证内容进行逐一说明，仅以实施例1-4作为代表说明本发明申请优异之处。
[0042]本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处，同样都在本发明要求保护的范围内。
[0043]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0044]尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。
【主权项】
1.一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述方法为在隔膜表面形成涂层，所述涂层通过以下方法得到:在溶剂中加入粘结剂和表面活性剂得到均匀的溶液，溶液附着于隔膜上并干燥即得到涂层。2.根据权利要求1所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述涂层的厚度为0.1-5 μ m。3.根据权利要求1所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述粘结剂与溶剂的质量比为(5-15): 100。4.根据权利要求1所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述粘结剂与表面活性剂的质量比为100: (5-15)。5.根据权利要求1或4所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述表面活性剂为氟碳表面活性剂，包括羧酸盐类、磺酸盐类、磷酸盐类和硫酸盐类中的一种或多种。6.根据权利要求1或3或4所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，丁苯橡胶，丙烯酸酯，石墨类导电胶系列中的一种或多种。7.根据权利要求1或3所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇，丙酮，二氯甲烷，乙醚，四氢呋喃，四氯化碳，二甲基甲酰胺中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，其特征在于，所述溶液温度为30-60 °C。
【专利摘要】本发明涉及一种改善超级电容器用隔膜浸润性的方法，属于超级电容器技术领域。该方法为在隔膜表面形成涂层，涂层通过以下方法得到：在溶剂中加入粘结剂和表面活性剂得到均匀的溶液，溶液附着于隔膜上并干燥即得到涂层。本发明改善超级电容器用隔膜浸润性的方法简单，适于大规模工业化生产应用。而且，该隔膜在使用过程中能够改善电解液的浸润能力，增强离子的传输，提升电芯的性能，从而使超级电容器实现高能量密度、高倍率性能、高循环寿命的多重优异性能。
【IPC分类】H01G11/84, H01G11/52
【公开号】CN105355458
【申请号】CN201510974968
【发明人】阮殿波, 周洲, 袁峻
【申请人】宁波南车新能源科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月22日