含胶复合碳粉及其制备方法和该碳粉制成的电化学电容器的制造方法_2

文档序号:9845257阅读:来源:国知局
入水搅拌15分钟混匀;更优选地,加入制备的含胶复合碳粉总重量的40重量%的水混匀;
[0031](2)再称取适量粘合剂,并将称取的粘合剂加入所述原料混合物中,混匀,固化干燥后,得到含胶复合碳粉,优选地,搅拌10?20分钟混匀。
[0032]又一方面,本发明还提供一种混合电化学电容器负极板,包括铅集流体,所述铅集流体的正反面均设有含胶复合碳粉层,所述含胶碳粉层由上述的含胶复合碳粉层压制在所述铅集流体的正反两面,优选地,所述含胶复合碳粉层的厚度为1.1?1.2mm,密度为0.75g/Cm30
[0033]优选地,所述含胶碳粉层通过包括以下步骤的方法压制在所述铅集流体的正反两面:
[0034]将所述含胶碳粉加注在集流体的正反面,经过压制成形,然后在真空下,于45°C固化12?24小时,再于50?70°C下,干燥24小时,得到正反两面设有含胶复合碳粉层的电容器负极板。
[0035]本发明的活性炭负极板由于改性活性炭颗粒中的微结构三维导电网络与电极中的三维导电网络的共同作用,大大降低了电极的等效串联电阻,容量显著提高,由于采用高密度改性活性炭颗粒、导电剂和粘合剂等组成的含胶复合碳粉压制成形,碳电极也具有高密度的特性,有效抑制了活性炭负极板在充放电过程中电极内部的铅沉积问题,电极具有高容量和长寿命的特点。
[0036]再一方面,本发明还提供一种混合电化学电容器,包括至少一个上述的混合电化学电容器负极板。
[0037]优选地,所述混合电化学电容器还包括二氧化铅正极板,所述二氧化铅正极板和所述负极板之间设有AGM隔板及稀硫酸电解液。
[0038]更优选地,所述负极板为平板式、卷绕式或管式高载粉量中、厚形活性炭电极,该电极为具有三维导电网络结构的粉末电极,通过含胶复合碳粉在铅集流体两面压制成形制备,正极板优选1.1?1.9mm,负极板优选0.9?1.5mm。
[0039]本发明的混合电化学电容器设计为富液型、阀控密封式,其过充电时产生的氧气由沉积在活性炭负极表面的铅吸收,实现氧循环。
[0040]本发明的电化学电容器,由于活性炭负极采用改性活性炭颗粒、导电剂和粘合剂压制成形制备,导电剂与粘合剂在改性活性炭颗粒周围形成三维导电网络结构,便于制备中型、厚尺寸的大容量碳电极,导电剂与粘合剂良好的耐硫酸腐蚀性能,使碳电极内部的三维导电网络具有极好的稳定性和耐久性,大大提高了电容器的使用寿命。
【附图说明】
[0041 ]图1为本发明中的负极板的结构示意图;
[0042]图2为本发明中的混合电化学电容器的主剖面图;
[0043]图3为本发明中的混合电化学电容器的正负极连接结构示意图;
[0044]图4为本发明中改性活性炭颗粒结构示意图;
[0045]图5为本发明实施例2制备的负极板组成的电容器的充放电曲线;
[0046]图6为以图5的充放电模式所得到的循环寿命曲线;
[0047]其中:
[0048]1.正极板,2.负极板,21.铅集流体,22.粉体电极层3.AGM隔板,4.活性炭,5.正极汇流条,6.负极汇流条,7.外壳,8.正极柱,9、负极柱,10.石墨,11.粘合剂,12.乙炔黑。
【具体实施方式】
[0049]下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
[0050]除非特别指明,以下实施例中的试剂均可从正规渠道商购获得。
[0051]为了达到本发明的目的,如图1所示,本发明的混合电化学电容器负极板2,包括负极铅集流体21,铅集流体的正反面均设有含胶复合碳粉层22,含胶碳粉层22由含胶复合碳粉(下述实施例制备的含胶复合碳粉)压制而成,优选地,所述含胶复合碳粉层的厚度为1.1?1.2mm,密度为0.75g/cm3。
[0052]为了达到本发明的目的,如图2至3所示,本发明的混合电化学电容器,包括至少一个上述的混合电化学电容器负极板2。
[0053]为了进一步地优化本发明的实施效果,混合电化学电容器还包括二氧化铅正极板I,二氧化铅正极板I和负极板2之间设有AGM隔板3及稀硫酸电解液。
[0054]为了进一步地优化本发明的实施效果,负极板2为平板式、卷绕式或管式高载粉量中、厚形活性炭电极,该电极为具有三维导电网络结构的粉末电极,通过含胶复合碳粉在铅集流体21两面压制成形制备,二氧化铅正极板I优选1.1?1.9_,负极板2优选0.9?1.5_。
[0055]为了进一步地优化本发明的实施效果,混合电化学电容器还包括外壳,其外壳7内封装有间隔排布的五块二氧化铅正极板I和六块负极板2,二氧化铅正极板I尺寸为长68mm、宽38mm、厚1.40mm,为普通铅蓄电池Pb02正极;负极尺寸为68mm长、宽44mm、厚2.95mm。
[0056]为了进一步地优化本发明的实施效果,AGM隔板的厚度为1.2mm/1OKPa;而灌注的电解液为稀硫酸(密度I.26g/cm3) ο
[0057]为了进一步地优化本发明的实施效果,二氧化铅正极板I的顶部通过正极汇流条5相连,而负极板2的顶部则通过负极汇流条6相连。
[0058]实施例1改性活性炭颗粒的制备
[0059]再结合图4所示,改性活性炭颗粒由活性炭4、石墨粉10、乙炔黑11、氟橡胶造粒12而成,各组分重量比如下:活性炭70 %、石墨粉20 %、乙炔黑5 %、氟橡胶5 %,其中活性炭采用比表面积1500m2/g、中孔率大于40%、平均粒度5-10μπι的商业化活性炭;石墨粉平均粒径800目的商业化产品;乙炔黑采用比表面积70m2/g、平均粒度35nm、粉体电阻0.19 Ω cm的商业化产品。
[0060]先将活性炭、石墨粉和乙炔黑干混5分钟,加入水调成稀浆状,搅拌7小时,充分混匀。然后对浆料进行抽滤,除去表观水分,再加入氟橡胶的乙酸丁脂溶液,搅拌2小时,充分混匀。在75°C环境下,干燥3小时,至半干状后,反复对混合材料进行对辊碾压,同时红外线加热混合材料,直至粉料呈片状、颗粒状,最后120°C干燥2小时,得到改性活性炭颗粒。
[0061]实施例2负极板的制备
[0062]含胶复合碳粉的各材料组分重量比如下:实施例1制备的改性活性炭颗粒90%、石墨粉5%、环氧树脂5% (乳液),其中改性活性炭颗粒经适度粉碎研磨,取过40目筛,未过100目筛的部分,振实堆积密度为0.65g/cm3;石墨粉为平均粒径800目的商业化产品。
[0063]先将改性活性炭颗粒、石墨粉干混5分钟,用改性活性炭颗粒重量的40重量%的水润湿,再继续混合15分钟,然后加入经预混合的双组份环氧树脂(乳液)(又称AB胶),搅拌10分钟,充分混匀,制成含胶复合碳粉。再将所述含胶复合碳粉依次加注在集流体的正反面,经过油压机压制成形;然后在45°C真空环境下,固化12小时,在50 °C环境下,干燥24小时。每侧电容电极材料控制厚度在I.1-1.2_左右,密度控制在0.75g/cm3左右,得到负极板2。
[0064]负极铅集流体21:采用纯铅薄板,厚度为7_左右,然后冲切成形。
[0065]图5是通过张家港金帆电源有限公司的循环充放电测试仪器(yC-XCF08)测定该实例所制负极板组成的电容器的充放电曲线,通过该实例制得的电容器由两个五块正极板和六块负极板电容单元的串联组合而成,外形尺寸为:102.2 X 44.2 X 96.2mmXmmXmm(长X宽X高),质量912g;标称电压4.0V,电化学窗P4.8-2.0V;能量密度20.24ffh/Kg,44.46ffh/L,而现有技术中的电容器的能量密度一般为7?8Wh/Kg,即本申请的电容器的能量密度远远高于现有技术中的电容器的能量密度。
[0066]图6是以图
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