胺、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量比80:10:7:3混 合成浆料，再喷涂于混合型电容器电极活性材料表面，并于ll〇°C温度下烘干，制备赝电容 器电极活性材料，最终制成复合电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成规定尺寸，真空干 燥，在复合正极与复合负极之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成软包超级电容器。其中 混合型电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为5:1。
[0024] 实施例6:将活性炭、二氧化锰、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质 量比40:40:10:7:3混合成浆料，涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备混合型电 容器电极活性材料。以化学聚合方法于混合型电容器电极活性材料表面制备赝电容器电极 活性材料，并于80°C温度下烘干，最终制成复合电极。再按常规方法辊压，裁切成规定尺寸， 真空干燥，在复合正极与活性炭负极之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成柱状超级电容 器。其中混合型电容器电极活性材料与聚苯胺的厚度比为1:1。
[0025] 实施例7:将活性炭、二氧化锰、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质 量比70:14:10:7:3混合成浆料，涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备混合型电 容器电极活性材料。以化学聚合方法于混合型电容器电极活性材料表面制备赝电容器电极 活性材料，并于80°C温度下烘干，制备复合电极。将活性炭、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲 基纤维素（CMC)按质量比80:10:7:3混合成浆料，喷涂于铝箱表面，并于110°C温度下烘干， 制备活性炭电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成规定尺寸，真空干燥，在复合正极与活 性炭负极之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成柱状超级电容器。其中混合型电容器电极 活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为1:5。
[0026] 实施例8:将活性炭、二氧化锰、科琴黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质 量比80:8:6:10:7:3混合成浆料，涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备混合型电 容器电极活性材料。以电化学聚合方法于混合型电容器电极活性材料表面制备赝电容器电 极活性材料，并于80°C温度下烘干，最终制成复合电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成 规定尺寸，真空干燥在复合正极与复合负极之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成柱状超 级电容器。其中混合型电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为1:10。
[0027] 实施例9:将石墨烯、氧化镍、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量比 80:4:7:3混合成浆料，涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备混合型电容器电极 活性材料。将聚苯胺、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量比80:10:7:3混 合成浆料，再喷涂于混合型电容器电极活性材料表面，并于ll〇°C温度下烘干，制备赝电容 器电极活性材料，最终制成复合电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成规定尺寸，真空干 燥，在复合正极与复合负极之间设置隔膜，添加电解液，叠片组装成软包超级电容器。其中 混合型电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为1:20。
[0028] 实施例10:将碳纳米管、二氧化锰、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC) 按质量比50:1:10:7:3混合成浆料，涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备混合 型电容器电极活性材料。将聚苯胺、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量 比80:10:7:3混合成浆料，再喷涂于混合型电容器电极活性材料表面，并于110°C温度下烘 干，制备赝电容器电极活性材料，最终制成复合电极。再按常规方法辊压，裁切成规定尺寸， 真空干燥在复合正极与复合负极之间设置隔膜，添加电解液，叠片组装成扣式超级电容器。 其中混合型电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为1:50。
[0029] 实施例11:以电化学聚合方法于铝箱表面制备赝电容器电极活性材料，并于80°C 温度下烘干。将活性炭、二氧化锰、科琴黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量比 80:1:10:7:3混合成浆料，涂布于赝电容器电极活性材料表面，并于110°C温度下烘干，制 备混合型电容器电极活性材料，最终制成复合电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成规定 尺寸，真空干燥在复合正极与复合负极之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成柱状超级电 容器。其中混合型电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为1:80。
[0030] 对比例1:将活性炭、乙炔黑、丁苯橡胶（SBR)、羧甲基纤维素（CMC)按质量比 80:10:7:3混合均匀，以水调成浆料，再涂布于铝箱表面，并于110°C温度下烘干，制备常规 电极。再按常规方法将电极辊压，裁切成规定尺寸，真空干燥，在活性炭正极与活性炭负极 之间设置隔膜，添加电解液，卷绕组装成柱状超级电容器。
[0031] 表1性能参数表
本发明实施例1-11中，超级电容器中正极或负极中至少一个电极为复合电极，复合电 极的比电容量均较对比例1的活性炭电极明显高。特别是实施例3-6,混合型电容器电极活 性材料与赝电容器电极活性材料的厚度为20:1~1:1时，复合电极的比电容量最高。可见， 将包含赝电容器电极活性材料和双电层电容器电极活性材料的复合电极作为超级电容器 的电极，可以显著提高超级电容器的能量密度。
[0032] 在本发明中，不仅限于柱状超级电容器，电极以叠层、卷绕等方式组装成片状、方 形、扣式、柱状外型中的任一种，也可以组装成不规则外型。以上所述仅为本发明的较佳实 施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1. 一种复合电极，在集流体表面设置复合电极活性材料，其特征在于：所述复合电极 活性材料由赝电容器电极活性材料和混合型电容器电极活性材料组成，所述混合型电容器 电极活性材料由双电层电容器电极活性材料及赝电容器电极活性材料组成，赝电容器电极 活性材料为导电聚合物和金属氧化物中的至少一种，双电层电容器电极活性材料为碳活性 材料。2. 根据权利要求1所述的一种复合电极，其特征在于：混合型电容器电极活性材料中 双电层电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的质量比为80:1-1:80。3. 根据权利要求2所述的一种复合电极，其特征在于：混合型电容器电极活性材料中 双电层电容器电极活性材料与赝电容器电极活性材料的质量比为40:1-1:40。4. 根据权利要求1所述的一种复合电极，其特征在于：所述导电聚合物为聚吡咯及其 衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物、聚苯乙烯及其衍生物、聚吡啶及其衍生物、 聚对苯及其衍生物、聚喹啉及其衍生物中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的一种复合电极，其特征在于：所述金属氧化物为锰、钌、钴、 镍、钒的氧化物中的至少一种。6. 根据权利要求1所述的一种复合电极，其特征在于：所述碳活性材料为活性炭、石墨 烯、纳米碳、碳凝胶、碳纤维、软碳、硬碳、石墨中的至少一种。7. -种如权利要求1-6中任一项所述的复合电极的制备方法，其特征在于：在集流体 表面先设置混合型电容器电极活性材料，再设置赝电容器电极活性材料；或者在集流体表 面先设置赝电容器电极活性材料，再设置混合型电容器电极活性材料，混合型电容器电极 活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为80:1-1:80。8. 根据权利要求7所述的一种复合电极的制备方法，其特征在于：混合型电容器电极 活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为40:1-1:40。9. 根据权利要求8所述的一种复合电极及其制备方法，其特征在于：混合型电容器电 极活性材料与赝电容器电极活性材料的厚度比为10:1-1:10。10. -种如权利要求1-6中任一项所述的复合电极的应用，其特征在于：将所述复合电 极作为超级电容器的电极，即超级电容器中正极、负极中的至少一个电极为所述的复合电 极。
【专利摘要】本发明具体涉及一种复合电极及其制备方法以及在超级电容器中的应用。所述复合电极活性材料由赝电容器电极活性材料和混合型电容器电极活性材料组成，所述混合型电容器电极活性材料由双电层电容器电极活性材料及赝电容器电极活性材料组成，赝电容器电极活性材料为导电聚合物和金属氧化物中的至少一种，双电层电容器电极活性材料为碳活性材料，将所述复合电极作为超级电容器的电极，提供高能量密度和高功率密度的超级电容器，而且工艺简单、性能可控，可以扩宽超级电容器的应用领域。
【IPC分类】H01G11/86, H01G11/46, H01G11/34, H01G11/48
【公开号】CN105448533
【申请号】CN201410791379
【发明人】张易宁, 陈素晶, 刘永川, 张祥昕, 王维, 苗小飞, 寇丽杰
【申请人】中国科学院福建物质结构研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年12月19日