一种超级电容器极片及其制备方法
【专利摘要】一种超级电容器极片及其制备方法，其特征在于包括如下步骤：Ⅰ、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料；Ⅱ、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤Ⅰ所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载体上，制备成碳膜；Ⅲ、烘干，步骤Ⅱ涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制在5%~10%之间；Ⅳ、热压成型，将步骤Ⅲ干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳膜与金属集流体结合形成超级电容器极片。
【专利说明】
-种超级电容器极片及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明属于超级电容器技术领域，具体设及一种高能量密度、高功率密度，稳定性 好的一种超级电容器极片及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能装 置，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，具有可达法拉级甚至上万法拉的静电 容量，因此其具有能量密度较高的特点。同时还具有可快速充放电、能量转换效率高、溫度 特性好(-40°C~70°C)、循环使用寿命长和绿色环保等优点，因而其技术已受到世界各国的 普遍重视，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能 源、军用等领域。
[0003] 因超级电容器的能量密度低，限制了其在某些领域的应用，提高超级电容器的能 量密度一直是本领域技术人员研究的主要方向。目前超级电容器领域极片的制备方法一般 是将超级电容器浆料涂覆在金属集流体上，分切成所需尺寸使用。为了提高超电容器的能 量密度，本领域的技术人员探索使用带孔的金属集流体W降低产品的重量，但是带孔集流 体在涂覆工序浆料会滴漏的显现，阻碍了运种工艺的应用。解决带孔集流体的涂覆工艺，成 为超级电容器领域研发人员一个重要的研究课题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种超级电容器极片的制备方法，提高了超级电容器的能 量密度和功率密度，提高了超级电容器稳定性延长了使用寿命。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种超级电容器极片的制备方法，其 特征在于所述极片制备包括如下步骤： 一种超级电容器极片，其特征在于包括如下步骤： I、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星 式真空揽拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行揽拌分散混合得到均匀的超级电容器 浆料； n、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载 体上，制备成碳膜； 虹、烘干，步骤n涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制 在5%~10%之间； IV、 热压成型，将步骤m干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳 膜与金属集流体结合形成超级电容器极片； V、 干燥，将步骤IV所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余 的溶剂； VI、分切，将步骤V所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
[0006] 其特征在于:所述的步骤n中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材 质可W为聚乙締、聚丙締、聚四氣乙締、聚酷亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙締中的一 种。
[0007] 其特征在于:所述的步骤m中所述烘干后碳膜的厚度在40WI1~600皿之间。
[0008] 所述步骤IV中的金属集流体为厚度在6WI1~50皿之间带孔的不诱钢带、儀锥或者侣 锥。
[0009] 5、根据权利要求4所述的一种超级电容器极片，其特征在于:所述带孔的金属集流 体，孔径在0.05mm~2mm之间。
[0010] 所述步骤IV中的加热滚压溫度为100°C~160°C，滚压压力在100顿~500顿之间。
[0011] 所述步骤IV热压成型所得超级电容器极片的厚度在70WI1~1100皿之间。
[0012] -种超级电容器极片的制备方法，其特征在于包括如下步骤： I、制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星 式真空揽拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行揽拌分散混合得到均匀的超级电容器 浆料； n、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载 体上，制备成碳膜； 虹、烘干，步骤n涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制 在5%~10%之间； IV、 热压成型，将步骤m干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳 膜与金属集流体结合形成超级电容器极片； V、 干燥，将步骤IV所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余 的溶剂； VI、 分切，将步骤V所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。
[0013] 其特征在于:所述的步骤n中所述的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材 质可W为聚乙締、聚丙締、聚四氣乙締、聚酷亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙締中的一 种； 所述步骤虹中所述烘干后碳膜的厚度在40WI1~600WI1之间； 所述步骤IV中的金属集流体为厚度在6皿~50WI1之间带孔的不诱钢带、儀锥或者侣锥； 所述步骤IV中的加热滚压溫度为100°C~160°C，滚压压力在100顿~500顿之间； 所述步骤IV热压成型所得超级电容器极片的厚度在70WI1~1100皿之间。
[0014] 其特征在于:所述带孔的金属集流体，孔径在0.05mm~2mm之间。
[0015] 本发明提供了一种超级电容器极片的制备方法，采用将活性物质涂覆在有机薄膜 载体上后与带孔金属集流体热压成型的方法，提高了超级电容器的能量密度和功率密度， 并且采用此工艺制备的超级电容器极片结构稳定性好，可W有效提高超级电容器的稳定 性，延长使用寿命;并且采用本发明的工艺生产效率高，可W有效降低生产成本，具有较高 的经济效益。
【附图说明】
[0016] 图I为本发明一种超级电容器极片制备方法的流程示意图。 图2为本发明涂覆在有机载体上碳膜的结构示意图。
[0017] 图3为本发明一种超级电容器极片的制备方法所用集流体的结构示意图。
[0018] 图4为本发明热压成型过程的结构示意图。
[0019] 图5为本发明所制备的超级电容器极片的结构示意图。
[0020] 其中：1、碳膜;2、有机载体;3、金属集流体;4、热压成型机钢棍。
[0021 ]具体实施方法 为使本发明技术方案及优点更加清楚明白，结构附图图1、图2、图3、图4、图5及实例对 本发明进行进一步的详细说明。此处所述实例仅仅用W说明解释本发明，并不用于限定本 发明。
[0022] 实例:一种超级电容器极片的制备方法，极片制备包括如下步骤： I、制浆，即将重量百分比85%的活性炭、10%的导电碳和5%的粘结剂放入行星式真空揽 拌机并加入固态物质重量4倍的溶剂进行揽拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料。
[0023] n、成膜，使用挤压涂布机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在聚酷亚胺薄膜载体2上， 制备成碳膜1 虹、烘干，步骤n涂覆有碳膜1的聚酷亚胺薄膜2通过隧道烘箱干燥，烘干后碳膜1的厚 度为200皿，其中溶剂的含量控制在6%; IV、 热压成型，将步骤虹干燥所得的碳膜1放置在带孔侣集流体3的两侧，使用12(TC、 200顿的压力加热滚压使碳膜与带孔侣集流体结合形成厚度为340WI1厚的超级电容器极片； V、 干燥，将步骤IV所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余 的溶剂； VI、 分切，将步骤V所得的超级电容器极片分切成IOOmm宽的极片。
[0024] 进一步所述带孔侣集流体的孔径为2mm，厚度为20WI1。
[0025] 对比实例： 传统超级电容器极片的制备方法，极片制备包括如下步骤： I、制浆，即将重量百分比85%的活性炭、10%的导电碳和5%的粘结剂放入行星式真空揽 拌机并加入固态物质重量4倍的溶剂进行揽拌分散混合得到均匀的超级电容器浆料。
[0026] n、涂布，使用挤压涂布机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在20WI1厚侣锥上制备成超 级电容器极片，单面涂布厚度200WI1。
[0027] 虹、对漉，将涂覆后的极片通过对漉机滚压，滚压后极片的厚度为360皿。
[0028] IV、分切，将对漉后的极片分切成IlOmm宽。
[0029] 将本发明实例所制备极片和对比实例制备的极片卷绕制成60mm*138mm的圆柱超 银由巧哭、》^才激4居如了車醉*^^^ .
从上表可W看从采用本发明的技术方案，超级电容器的能量密度有显著的提高，同时 降低了产品内阻提高了功率密度。
【主权项】
1. 一种超级电容器极片，其特征在于包括如下步骤：1. 制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星 式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器 浆料； Π 、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载 体上，制备成碳膜； m、烘干，步骤π涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制 在5%~10%之间； iv、 热压成型，将步骤m干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳 膜与金属集流体结合形成超级电容器极片； v、 干燥，将步骤IV所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余 的溶剂； VI、分切，将步骤v所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。2. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于:步骤Π 中所述的有机薄膜 载体的厚度在O.Olmrn~2mm之间，材质可以为聚乙稀、聚丙稀、聚四氟乙稀、聚酰亚胺、聚对苯 二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种。3. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于:步骤m中所述烘干后碳膜 的厚度在40μηι~600μηι之间。4. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于:所述步骤IV中的金属集流 体为厚度在6μηι~50μηι之间带孔的不锈钢带、镍箱或者错箱。5. 根据权利要求4所述的一种超级电容器极片，其特征在于:所述带孔的金属集流体， 孔径在0.05mm~2mm之间。6. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于:所述步骤IV中的加热滚压 温度为1〇〇°〇160°C，滚压压力在100顿~500顿之间。7. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片，其特征在于:所述步骤IV热压成型所得 超级电容器极片的厚度在70μπι~1100μπι之间。8. -种超级电容器极片的制备方法，其特征在于包括如下步骤： l、 制浆，将重量百分比60%~90%的活性炭、5%~35%的导电碳和5%~10%的粘结剂放入行星 式真空搅拌机并加入固态物质重量2~5倍的溶剂进行搅拌分散混合得到均匀的超级电容器 浆料； Π 、成膜，使用挤压涂布机或者凹版印刷机将步骤I所得的均匀浆料涂覆在有机薄膜载 体上，制备成碳膜； m、 烘干，步骤π涂覆有碳膜的有机薄膜通过隧道烘箱干燥，使碳膜中溶剂的含量控制 在5%~10%之间； iv、 热压成型，将步骤m干燥所得的碳膜放置在金属集流体的两侧，通过加热滚压使碳 膜与金属集流体结合形成超级电容器极片； v、 干燥，将步骤IV所得超级电容器极片放入真空干燥箱中真空加热除去极片中剩余 的溶剂； VI、分切，将步骤v所得的超级电容器极片根据型号分切成所需宽度的极片。9. 根据权利要求1所述的一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于:步骤Π 中所述 的有机薄膜载体的厚度在0.01mm~2mm之间，材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚酰 亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇、聚氯乙烯中的一种； 所述步骤m中所述烘干后碳膜的厚度在40μηι~600μηι之间； 所述步骤IV中的金属集流体为厚度在6μηι~50μηι之间带孔的不锈钢带、镍箱或者错箱； 所述步骤IV中的加热滚压温度为1〇〇°〇160°C，滚压压力在100顿~500顿之间； 所述步骤IV热压成型所得超级电容器极片的厚度在70Μ?~1100μπι之间。10. 根据权利要求9所述的一种超级电容器极片的制备方法，其特征在于:所述带孔的 金属集流体，孔径在〇. 〇5mm~2mm之间。
【文档编号】H01G11/86GK105977058SQ201610424560
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王勇, 张敬捧, 李涛, 关成善, 宗继月
【申请人】山东精工电子科技有限公司