超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法

专利名称：超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，涉及超级电容器制作方法，具体涉及一种超级电容器
电极的制作方法。
背景技术：
超级电容器作为一种绿色储能产品，由于其大功率、长寿命、宽工作温度范围等特 征已经在数码产品如摄像机、相机、PDA、手机；笔记本电脑、智能仪表、税控机等领域中广泛 应用。尤其近几年所爆发的能源危机已引起各国对新能源产品尤其是电动汽车的重视世界 各大汽车厂都在开发混合电动车或电动车，超级电容器的大功率、长寿命、宽工作温度范围 等特点非常适合在电动汽车中应用可提高车辆在启动加速爬坡时动力输出性能同时也延 长电池寿命。超级电容器作为在动力输出中应用时主要利用大电流充放电特性这就要求采 用圆柱式有机电解液超级电容器，电容器在制作时要求电极导电性高、电极间各种物质接 触紧密电极中的集电极一般使用耐电化学腐蚀的高纯铝，但在电容器单元内部由于存有少 量水和金属杂质所以电容器在大电流工作时会对铝箔产生腐蚀进而降低集电极与极化极 间粘接强度从而影响电容器性能，在以往技术中主要采用铝箔表面电镀钛或钛化合物或表 面包覆导电胶来提高铝箔抗腐蚀性以往技术主要存在成本高、制作复杂或性能不稳定等问 题。

发明内容
针对目前超级电容器电极及其生产技术存在的问题，本发明提供一种超级电容器 的耐腐蚀电极的制作方法，解决集电极与极化极的腐蚀性问题。 本发明中极化极由电极活性材料、导电材料和粘接剂材料构成，极化极与金属集 电极形成一体，构成超级电容器的电极。工作时，电极浸入有机电解液中。
集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a) R丄-CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3或-C CH3CH3CH3 ;R2 :-H、 -CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3、 -C CH3CH3CH3、 -CH具、_CH2CH2NH2、 _CH2CH2CH2NH2或_CH2CH2CH2CH2NH2 。
处理剂水溶液质量浓度为0. 01% 99. 99%。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠或丁苯橡胶 等超级电容器常规使用的粘接剂，其在极化极中的含量为2 20% (质量比)，含量2%及 以上就能得到所需电极片强度，但粘接剂含量过高极化极电阻变大，最好在5 15%。
极化极中电极材料(活性材料)使用电化学不活泼的高比表面积活性炭、碳黑、碳 纳米管或导电聚合物(例如聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩)、金属氧化物(例如LiMn02、 LiCo02、 LiTi407或LiNi02)等活性材料。活性材料在极化极中含量60 96% (质量比)。其中活性炭比表面积1000 2500m7g，碳黑比表面积100 300m7g，碳纳米管比表面积100 500m7g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨或乙炔黑等导电材料，导电材料在极化极中 比例为2% 20% (质量比)。要求导电材料粒度1 5iim。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂2% 20%，活性材 料60% 96%，导电材料2% 20%。 金属集电极最好是铝或铝合金，特别是纯度在99. 9%以上、铜含量在0. 01% (质 量比)以下的金属铝，要求金属集电极表面粗糙，可与极化极良好接触，为使表面粗糙可采 用化学腐蚀或交流电化学腐蚀的方法处理。 有机电解液没有特殊规定，众所周知有机溶剂中含有离解性的盐表示为 R^iy^NYJiiyy^PY,!^!^!^!^为烷基可相同也可不相同；Y为BF4—、PF6—、C104—、CF3S03—等 的阴离子构成，溶解在有机溶剂中形成有机电解液。 对于上面有机溶剂是碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、环丁砜、 碳酸乙烯酯或最好使用它们的混合溶剂。 隔极膜采用纤维素系电解纸、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯或多孔聚乙烯，其中最 好使用耐热性强含水率低的多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率60% 95%，厚度 20 100 ii m，孑L径0. 05 0. 2 ii m。
本发明电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为15 40iim、粗糙度单侧厚度为1. 0 6.0iim的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有R2HNCASi(0R丄通式(I)物质的水溶液 中，其水溶液浓度为0.01% 99.99%，浸渍时间为1秒 300秒；在乙醇、异丙醇或甲乙酮 等溶剂中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体 物体积含量为10 25%的浆料，将该浆料用涂胶刀或涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表 面，100 15(TC干燥10 80分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为30 300 y m，使 极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的 带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入厚度20 100iim的隔极膜， 然后巻绕成直径为5 80mm、高6 160mm的圆柱形芯子，也可以巻绕成长为16 80mm、 宽为16 60mm、高30 170mm的横截面为矩形的芯子。将巻好的芯子100 150。C真空 干燥6 50h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子外加直流电压后装于有底圆筒壳或有
底矩形筒壳中，引线两端采用激光机焊接在电容器壳上封口即可，有底圆筒壳或有底矩形
筒壳最好是铝制的。 本发明制备的电极用于超级电容器时，在大电流工作条件下不会对铝箔产生明显 腐蚀，进而保证了集电极与极化极间粘接强度，从而可稳定电容器性能。采用本发明制备的 电极的超级电容器，在环境温度为45t:、直流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行 充放电周期试验，2万次后容量保持率可达到90% 。
具体实施例方式
所采用的原料通式(I)的物质来自渤海大学精细化研究所，其余均为市售产品。
实施例1 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄-CH3
R2 :—H 处理剂水溶液质量浓度为50 % 。
极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积活性炭，活性炭比表面积 2000m2/g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度3ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂10%，活性材料
80%，导电材料10%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用人造纤维素纸，要求隔极膜孔隙率80% ，厚度60 ii m，孔径0. 1 y m。
电极的制作方法如下。 对集电极进行交流双面腐蚀，得到腐蚀铝箔厚度为25ym，粗糙度单侧厚度为 2. 0 ii m，在两万倍的电子显微镜下观察表面成海绵状，腐蚀孔平均孔径为0. 08 ii m，在lcm2 面积上有90亿个孔，拉伸强度1. 9kg/cm。 将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)物质的水溶液中，其水溶液浓度为50%，浸渍
时间为100秒；在乙醇中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电
材料，制成固体物体积含量为18%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电
极双表面，12(TC干燥40分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为100 ii m，使极化极与集
电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。
将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入50 ii m厚的隔极膜，然后巻绕成直径为
32mm、高62mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子12(TC真空干燥20h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于圆
形铝壳中，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开口端
需曲折封口 。这样就得到额定电压2. 5V容量400F电容器。 然后在环境温度为45°C，直流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放 电周期试验，2万次后容量保持率为90%，另外周围温度为65t:同样进行充放电周期试验， l万次后容量保持率为85%。 另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。
实施例2 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄_CH2CH3
R2 :—CH3 处理剂水溶液质量浓度为90 % 。
极化极中粘接剂为常用的聚偏氟乙烯。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积碳黑，碳黑比表面积200m7g。
由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料，要求导电材料粒度5ym。
综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂20%，活性材料 60%，导电材料20%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚丙烯，要求隔极膜孔隙率95%，厚度100 ii m，孔径0. 2 ii m。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为40 ii m、粗糙度单侧厚度为6. 0 y m的腐 蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为5秒；在异丙醇中溶 解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量 为25%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥10分 钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为300iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘 结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在 两张带状电极之间夹入80iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为80mm、高160mm的圆柱形芯 子，将巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试 验，2万次后容量保持率为92%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极 物质。 实施例3 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
& :—CH2CH2CH3
R2 :—CH2CH3 处理剂水溶液质量浓度为0.5%。 极化极中粘接剂为常用的羧甲基纤维素钠。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积碳纳米管，碳纳米管比表面积 300m2/g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度lym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂2%%，活性材料
96%，导电材料2%。
6
金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯，要求隔极膜孔隙率60% ，厚度20 ii m，孔径0. 05 y m。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为15iim、粗糙度单侧厚度为1. 0iim的腐 蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为300秒；在甲乙酮中 溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含 量为10%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，IO(TC干燥80 分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为30iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘 结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在 两张带状电极之间夹入30 P m厚的隔极膜，然后巻绕成直径为5mm、高6mm的圆柱形芯子，将 巻好的芯子IO(TC真空干燥50h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试 验，2万次后容量保持率为87%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极 物质。 实施例4 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH CH3CH3 R2 :-CH2CH2CH3 处理剂水溶液质量浓度为5 % 。 极化极中粘接剂为常用的丁苯橡胶。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的导电聚合物聚吡咯。
由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料，要求导电材料粒度3ym。
综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂15%，活性材料 75%，导电材料10%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚乙烯，要求隔极膜孔隙率80% ，厚度50 ii m，孔径0. 08 y m。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为30 ii m、粗糙度单侧厚度为3. 0 y m的腐 蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为200秒；在甲乙酮中 溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含 量为15%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，12(TC干燥30 分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为60 ii m，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在
两张带状电极之间夹入35 m厚的隔极膜，然后巻绕成长为40mm、宽为30mm、高100mm的横
截面为矩形的芯子。将巻好的芯子12(TC真空干燥25h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底矩形筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳
开口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为83%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质 实施例5 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH2CH2CH2CH3 R2 :—CH CH3CH3 处理剂水溶液质量浓度为70%。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的金属氧化物LiMn02。 由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料要求导电材料粒度4ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂8%，活性材料
83%，导电材料9%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率70%，孔径0. 15iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为35iim、粗糙度单侧厚度为3. 5iim的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为10秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为12%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，ll(TC干燥75分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为55iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入35 ii m厚的隔极膜，然后巻绕成长为80mm、宽为60mm、高150mm的横截面为矩形的芯子。将巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底矩形筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳
开口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为89%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例6 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH2CHCH3CH3 R2 :-CH2CH2CH2CH3 处理剂水溶液质量浓度为95 % 。 极化极中粘接剂为常用的聚偏氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的导电聚合物聚苯胺。 由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料，要求导电材料粒度lym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂6%，活性材料
85%，导电材料9%。 金属集电极最好是是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。 有机电解液电解液为1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。 隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率65%，孔径0. 2 i！ m。 电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为18iim、粗糙度单侧厚度为1. 5iim的腐
蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为2秒；在甲乙酮中溶
解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量
为22%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥15分
钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为40iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结
形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两
张带状电极之间夹入20iim厚的隔极膜，然后巻绕成长为20mm、宽为18mm、高35mm的横截
面为矩形的芯子。将巻好的芯子10(TC真空干燥50h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底矩形筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳
开口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为93%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例7 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH CH3CH2CH3 R2 :—CH2CHCH3CH3 处理剂水溶液质量浓度为3 % 。 极化极中粘接剂为常用的丁苯橡胶粘接剂。
极化极中活性材料使用电化学不活泼的金属氧化物LiCo02。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度1. 5ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂12%，活性材料
83%，导电材料5%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率90%，孔径0. 12iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为20iim、粗糙度单侧厚度为4. Oiim的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为280秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为11^的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，13(TC干燥25分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为40 ii m，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入100iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为40mm、高90mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45tV流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为91%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质 实施例8 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :-C CH3CH3CH3 R2 :-CH CH3CH2CH3 处理剂水溶液质量浓度为25 % 。 极化极中粘接剂为常用的羧甲基纤维素钠粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的导电聚合物聚噻吩。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度3ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂13%，活性材料
81%，导电材料6%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率85%，孔径0. 18iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为16iim、粗糙度单侧厚度为1. 2iim的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为150秒；在甲乙酮中
溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含
量为12%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥20分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为32iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入25iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为10mm、高25mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子15(TC真空干燥10h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为92%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例9 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH CH3CH2CH3 R2 :-C CH3CH3CH3 处理剂水溶液质量浓度为15%。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的金属氧化物LiTi407。 由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料，要求导电材料粒度4.5ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂3%，活性材料
92%，导电材料5%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率92^，孔径0.05iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为38iim、粗糙度单侧厚度为5. 0 y m的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为100秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为23%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，IO(TC干燥80分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为65 ii m，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入30iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为50mm、高110mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子15(TC真空干燥15h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
11制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为89%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例10 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄-CH3
R2 :—CH2NH2 处理剂水溶液质量浓度为55 % 。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积活性炭，活性炭比表面积2500m2/g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度3ym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂18%，活性材料
70%，导电材料12%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率70%，孔径0. 13iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为20 ii m、粗糙度单侧厚度为2. 0 y m的腐
蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为180秒；在甲乙酮中
溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含
量为15%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥25
分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为60 ii m，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘
结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在
两张带状电极之间夹入45iim厚的隔极膜，然后巻绕成长为40mm、宽为25mm、高80mm的横
截面为矩形的芯子。将巻好的芯子15(TC真空干燥12h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底矩形筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳
开口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为87%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例11 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
& :—CH2CH3 R2 :-CH2CH2NH2 处理剂水溶液质量浓度为60 % 。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积碳黑，碳黑比表面积300m7g。
由于极化极阻抗要低，所以加入乙炔黑导电材料，要求导电材料粒度lym。
综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂8%，活性材料77%，导电材料15%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率87^，孔径0.09iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为22 ii m、粗糙度单侧厚度为2. 5 y m的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为70秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为17%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥20分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为36iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入36 P m厚的隔极膜，然后巻绕成直径为50mm、高90mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子IO(TC真空干燥45h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为89%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质 实施例12 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH2CH2CH3 R2 :—CH2CH2CH2NH2 处理剂水溶液质量浓度为85 % 。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的高比表面积碳纳米管，碳纳米管比表面积500m2/g。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨导电材料，要求导电材料粒度3. 2ym。
综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂13%，活性材料72%，导电材料15%。
金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率91 % ，孔径0. 06 i！ m。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为30 ii m、粗糙度单侧厚度为4. 0 y m的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为35秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为23%的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥20分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为38iim，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入35iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为70mm、高130mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子15(TC真空干燥8h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为86%。另外用刀分开铝箔与极化极，在铝箔一侧残留多量的电极物质。 实施例13 集电极材料处理剂为具有如下通式(I)的物质的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH CH3CH3 R2 : _CH2CH2CH2CH2NH2 。 处理剂水溶液质量浓度为12%。 极化极中粘接剂为常用的聚四氟乙烯粘接剂。 极化极中活性材料使用电化学不活泼的金属氧化物LiNi02。 由于极化极阻抗要低，所以加入石墨等导电材料，要求导电材料粒度lym。 综上，制备本发明的极化极的原料配比按质量比计为粘接剂16%，活性材料
76%，导电材料8%。 金属集电极是纯度在99.9%以上、铜含量在0.01% (质量比)以下的金属铝。
有机电解液电解液为1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔极膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔极膜孔隙率66%，孔径0. 16iim。
电极的制作方法如下。 将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为28 ii m、粗糙度单侧厚度为1. 6 y m的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)的水溶液中，浸渍时间为160秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散电极材料和导电材料，制成固体物体积含量为25X的浆料，将该浆料用涂胶刀、涂布机等设备涂于腐蚀集电极双表面，15(TC干燥12分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为80 ii m，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极。将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入65iim厚的隔极膜，然后巻绕成直径为60mm、高130mm的圆柱形芯子，将巻好的芯子15(TC真空干燥10h。 采用本发明方法制备的电极制作超级电容器的方法同一般方法。 将制作完成的电极真空浸渍电解液，对芯子5(TC外加2. 5V直流电压8h后装于铝
制有底圆筒壳，使用具有正负极接线柱防爆阀口的圆盖形苯酚树脂上盖。上盖周围铝壳开
口端需曲折封口。 在环境温度为45°C ，直流电压从2. 5V到1. 25V电流为50A条件下进行充放电周期试验，2万次后容量保持率为93% 。
权利要求
一种超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于将集电极进行交流双面腐蚀，得到厚度为15～40μm、粗糙度单侧厚度为1.0～6.0μm的腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式(I)物质的水溶液中，其水溶液浓度为0.01％～99.99％，浸渍时间为1秒～300秒；在乙醇、异丙醇或甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散活性材料和导电材料，制成固体物体积含量为10～25％的浆料，将该浆料用涂胶刀或涂布机涂于腐蚀集电极双表面，100～150℃干燥10～80分钟，将极化极与集电极的整体压至厚度为30～300μm，使极化极与集电极成为一体并能牢固粘结形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极，将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入厚度20～100μm的隔极膜，然后卷绕成圆柱形芯子，或卷绕成横截面为矩形的芯子，将卷好的芯子100～150℃真空干燥6～50h；通式(I)的物质为R2HNC3H6Si(OR1)3(I)R1-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH CH3CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH2CHCH3CH3、-CH CH3CH2CH3或-C CH3CH3CH3；R2-H、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH CH3CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH2CHCH3CH3、-CH CH3CH2CH3、-C CH3CH3CH3、-CH2NH2、-CH2CH2NH2、-CH2CH2CH2NH2或-CH2CH2CH2CH2NH2。
2. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于活性材 料采用高比表面积活性炭、碳黑、碳纳米管、导电聚合物或金属氧化物，其中活性炭比表面 积1000 2500m7g，碳黑比表面积100 300m7g，碳纳米管比表面积100 500m7g ;导电 聚合物选用聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩，金属氧化物选用LiMn02、 LiCo02、 LiTi407或LiNi02。
3. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于导电材 料为石墨或乙炔黑，导电材料粒度1 5 m。
4. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于极化 极的原料配比按质量比计为粘接剂2 % 20 % ，活性材料60 % 96 % ，导电材料2 % 20%。
5. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于金属集电极是铝或铝合金。
6. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于隔极膜采用纤维素系电解纸、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯或多孔聚乙烯，隔极膜孔隙率60% 95%，厚度20 lOOiim，孔径O. 05 0. 2 ii m。
7. 按照权利要求1所述的超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，其特征在于巻绕成 圆柱形芯子，即巻绕成直径为5 80mm、高6 160mm的圆柱形芯子，巻绕成横截面为矩形 的芯子，即巻绕成长为16 80mm、宽为16 60mm、高30 170mm的横截面为矩形的芯子。
全文摘要
一种超级电容器的耐腐蚀电极的制作方法，将集电极进行交流双面腐蚀，得到腐蚀集电极，将此腐蚀集电极浸在具有通式R2HNC3H6Si(OR1)3物质的水溶液中处理；然后在溶剂中溶解粘接材料，分散活性材料和导电材料，制成浆料，将该浆料涂于腐蚀集电极双表面，干燥，压至厚度为30～300μm，形成带状电极，将该带状电极切成两张相同尺寸的带状电极，将两张电极铆接引线后，在两张带状电极之间夹入隔极膜，然后卷绕成芯子。本发明制备的电极用于超级电容器时，在大电流工作条件下不会对铝箔产生明显腐蚀，进而保证了集电极与极化极间粘接强度，从而可稳定电容器性能。
文档编号H01G9/04GK101710539SQ20091022024
公开日2010年5月19日 申请日期2009年11月27日 优先权日2009年11月27日
发明者姚建勋, 常亮, 李文生, 格根塔娜 申请人:锦州凯美能源有限公司