专利名称：一种活性碳电极和包括该电极的超级电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及超级电容器技术领域，特别涉及包括活性碳正极与活性碳负极的超级 电容器及其制造方法。
背景技术：
超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一 身，此外它还具有免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电池特性的新型电子元件。 根据储能机理的不同其主要分为建立在界面双电层基础上的“双电层型”超级电容器以及 建立在“法拉第准电容”基础上的“准电容型”超级电容器。碳材料的性质是决定“双电层型” 超级电容器性能的决定因素。其中包括碳材料的比表面积、孔径分布、电化学稳定性和电 导率等。经过研究满足要求的碳材料有活性炭，纳米碳纤维，纳米碳管等等，这方面比较典 型的专利如美国MAXWELL公司的美国专利(US6955694)，该公司在中国申请的专利《具有密 封电解封口的多电极双层电容器》(CA1408121A)，以及北京集星联合电子科技有限公司的 中国专利《活性炭纤维布/喷涂铝复合极板双电层电容器及其制备方法》(ZL03124290. 1)。 “准电容”的原理是电极材料利用锂离子或质子在材料的三维或准二维晶格立体结构中的 储留来达到储存能量的目的，该类电极材料包括金属氧化物、氮化物、高分子聚合物等等， 较为典型的专利如清华大学的《基于氧化钴及氧化钌的混合式超级电容器及其制备方法》 (ZL200810111892. 7)。超级电容器的核心组件是其电极，制约活性碳材料粘合强度的关键 因素是粘合剂，传统工艺中多采用聚四氟乙烯作为粘合剂，存在粘结强度不高的问题。本发 明提出一种新型电极、基于该新型电极的超级电容器及其制备方法，新型粘合剂的使用可 有效提高电极强度，基于上述新型电极的超级电容器具有储能密度大、放电功率高、性能稳 定等特点，在交通、能源、航天、绿色新能源和军用领域中具有重要的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种活性碳电极以及以所述电极作为正极和/或 负极的超级电容器。具体地说，本发明通过如下技术方案来完成。1. 一种活性碳电极，其中，所述活性碳电极包括铝箔基片、石墨导电胶层和活性碳 涂覆层，并在迭加后经辊压工艺处理而形成。2.根据技术方案1所述的活性碳电极，其中，所述石墨导电胶层包含粘合剂与石 墨材料；所述活性碳涂覆层包含活性碳材料、乙炔黑与所述粘合剂。3.根据技术方案1或2所述的活性碳电极，其中，所述活性碳电极作为正极，所述 粘合剂为正极粘合剂，包含聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠。4.根据技术方案3所述的活性碳电极，其中，以所述石墨导电胶层的总质量计，所 述正极粘合剂的质量比为10%至20%;优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述聚乙 烯吡咯烷酮的质量比为20%至50% ；另外优选的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素 钠之间的质量比为1 3;另外优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热至35°C至45°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯 烷酮，然后搅拌均勻，再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。5.根据技术方案4所述的活性碳电极，其中，所述石墨导电胶层采用喷涂或刮涂 的方法将所述浆料附着于所述铝箔基体的表面，所形成的石墨导电胶层的厚度为20微米 至50微米。6.根据技术方案3所述的活性碳电极，其中，以所述活性碳涂覆层的总质量计，所 述正极粘合剂的质量比为5%至10% ；优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述聚乙 烯吡咯烷酮的质量比例为20%至50% ；另外优选的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维 素钠之间的质量比为1 3;另外优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1 ； 另外优选的是，所述活性碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加 热至35°C至45°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮，然后搅拌均勻，再依 次加入所述乙炔黑和活性碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。7.根据技术方案6所述的活性碳电极，其中，所述活性碳涂覆层采用刮涂的方法 将所述浆料附着于所述石墨导电胶层表面，所形成的活性碳涂覆层厚度为100微米至200 微米。8.根据技术方案1或2所述的活性碳电极，其中，所述活性碳电极作为负极，所述 粘合剂为负极粘合剂，包含丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠。9.根据技术方案8所述的活性碳电极，其中，以所述石墨导电胶层的总质量计，所 述负极粘合剂的质量比为10%至20%;优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述丁苯 橡胶胶乳的质量比为20%至60% ；另外优选的是，所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的 质量比为2 3;另外优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料由如下方法制备 将去离子水加热至55°C至65°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌 均勻，再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。10.根据技术方案9所述的活性碳电极，其中，所述石墨导电胶层采用喷涂或刮涂 的方法将所述浆料附着于所述铝箔基体的表面，所形成的石墨导电胶层的厚度为20微米 至50微米。11.根据技术方案8所述的活性碳电极，其中，以所述活性碳涂覆层的总质量计， 所述负极粘合剂的质量比为5%至10% ；优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述丁 苯橡胶胶乳的质量比为20%至50% ；另外优选的是，所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠 之间的质量比为2 3;另外优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1;另外 优选的是，所述活性碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热至 55°C至65°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌均勻，再依次加入所 述乙炔黑和活性碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。12.根据技术方案11所述的活性碳电极，其中，所述活性碳涂覆层采用刮涂的方 法将所述浆料附着于所述石墨导电胶层的表面，所形成的活性碳涂覆层的厚度为100微米 至200微米。13. 一种超级电容器，其中，所述超级电容器包括正极、负极和外壳，所述正极和/ 或负极为技术方案1或2所述的电极，所述外壳为不锈钢外壳或铝质外壳，并且所述正极和负极依次迭加或卷绕成为电极芯后置于所述外壳内，所述外壳密封有非水性电解液；优选 的是，所述正极为技术方案3至7任一项所述的活性碳电极，所述负极为技术方案8至12 任一项所述的活性碳电极。本发明提出了一种新型活性碳电极、基于所述活性碳电极的超级电容器、以及所 述活性碳电极和所述超级电容器的制造方法。所述超级电容器的结构为活性碳正极和活性 碳负极依次叠加或卷绕为电极芯后，密封在例如不锈钢或铝质外壳内构成例如圆柱形或方 形结构，并在该外壳内灌注非水性电解液组装成为全密封超级电容器。本发明的有益效果是通过提出基于不同组成粘合剂的新型活性碳电极的制备方 法，有效地提高了电极结构强度，降低了电极的内阻。基于新型活性碳电极的超级电容器 具有良好的工作可靠性，本发明中描述的超级电容器在工业不间断电源、电动车辆、风力发 电，军用大功率电源、无线电通讯等领域具有十分广泛的应用。
图1为电极多层结构示意2为圆形超级电容器结构示意3为方形超级电容器结构示意图
具体实施例方式本发明公开了属于电容器的制造技术范围的一种基于活性碳电极的超级电容器 及其制造方法。该电容器由活性碳正极和活性碳负极迭加或卷绕为电极芯后，密封在例如 不锈钢或铝质外壳内构成例如圆柱型结构或方形结构。活性碳正极及活性碳负极分别由铝箔基片、石墨导电胶层和活性碳涂覆层叠加构 成。石墨导电胶层包含粘合剂与石墨材料。活性碳涂覆层包含活性碳材料、乙炔黑和粘合 剂。石墨导电胶层与铝箔基片之间具有较强的粘附能力，可提高电极强度的同时降低 电极内阻，上述工艺可解决活性碳材料与铝箔之间粘附强度差的技术难题。在本发明的优选实施方式中，超级电容器的正极和负极的区别在于所采用的粘合 剂成分不同，正极中的粘合剂为聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠的混合物，负极中的粘 合剂为丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的混合物。与传统的聚四氟乙烯-羧甲基纤维素钠 粘合剂相比，本专利所采用的新型粘合剂粘附强度提高，可进一步解决活性碳涂覆层结构 强度差的技术难题。正极采用聚乙烯吡咯烷酮可解决丁苯橡胶胶乳在高电位下不稳定的技 术难题。优选的是，在制备活性碳正极时，以所述石墨导电胶层的总质量计，正极粘合剂的 质量比为10%至20%，例如为10%、15%或20%;如果正极粘合剂的质量比过低，则可能会 导致粘附强度降低；如果正极粘合剂的质量比过高，则可能会导致电极板结、脆性增大。优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比为20% 至50 %，例如为20 %、30 %、40 %或50 % ；如果所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比过低，则可能 会导致粘附强度降低、电极材料脱落；如果所述聚乙烯吡咯烷酮的质量比过高，则可能会导 致电极内阻升高。
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另外优选的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠之间的质量比为1 3至 3 1，更优选为1 3。进一步优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将 去离子水加热至35°C至45°C (控制在该温度范围内，例如温度可以保持在该范围内的任意 温度或温度范围，下同)，依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮，然后搅拌均勻， 再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。所述石墨导电胶层可以采用喷涂或刮涂的方法将所述浆料附着于所述铝箔基体 的表面，所形成的石墨导电胶层的厚度为20微米至50微米，例如为20微米、30微米、40微 米或50微米。另外优选的是，以所述活性碳涂覆层的总质量计，所述正极粘合剂的质量比为5% 至10%，例如为5%、7%、8%或10%。另外优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述 聚乙烯吡咯烷酮的质量比例为20 %至50 %，例如为20 %、30 %、40 %或50 %。进一步优选 的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠之间的质量比为1 3至3 1，更优选为 1 3。更优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1;另外还优选的是，所述 活性碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热至35°C至45°C， 依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮，然后搅拌均勻，再依次加入所述乙炔黑 和活性碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。另外优选的是，所述活性碳涂覆层采用刮涂的方法将所述浆料附着于所述石墨导 电胶层表面，所形成的活性碳涂覆层厚度为100微米至200微米，例如可以为100微米、120 微米、140微米、160微米、180微米或200微米。优选的是，在制备活性碳负极时，以所述石墨导电胶层的总质量计，所述负极粘合 剂的质量比为10%至20%，例如为10%、15%或20% ；如果负极粘合剂的质量比过低，则 可能会导致粘附强度降低；如果负极粘合剂的质量比过高，则可能会导致电极板结、脆性增 大。优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述丁苯橡胶胶乳的质量比为20%至 60 %，例如为20 %、30 %、40 %或50 % ；如果所述丁苯橡胶胶乳的质量比过低，则可能会导致 粘附强度降低、电极材料脱落；如果所述丁苯橡胶胶乳的质量比过高，则可能会导致电极内 阻升高。另外优选的是，所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的质量比为2 3至3 2， 更优选为2 3。另外优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料由如下方法制备将去离 子水加热至55°C至65°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌均勻， 再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。在制备负极时，所述石墨导电胶层可以采用喷涂或刮涂的方法将所述浆料附着于 所述铝箔基体的表面，所形成的石墨导电胶层的厚度为20微米至50微米，例如为20微米、 30微米、40微米或50微米。另外优选的是，以所述活性碳涂覆层的总质量计，所述负极粘合剂的质量比为5% 至10%，例如为5%、7%、8%或10%。另外优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述 丁苯橡胶胶乳的质量比为20 %至50 %，例如为20 %、30 %、40 %或50 %。进一步优选的是， 所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠之间的质量比为2 3至3 2，更优选为2 3。另外还优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1。另外还优选的是，所述活性 碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热至55°C至65°C，依次 加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌均勻，再依次加入所述乙炔黑和活性 碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理。另外还优选的是，所述活性碳涂覆层采用刮涂的方法将所述浆料附着于所述石墨 导电胶层的表面，所形成的活性碳涂覆层的厚度为100微米至200微米，例如可以为100微 米、120微米、140微米、160微米、180微米或200微米。在本发明的另一个方面，提供了一种超级电容器，其中，所述超级电容器包括正 极、负极和外壳，所述正极和负极分别为上述所制得的电极，所述外壳为不锈钢外壳或铝质 外壳，并且所述正极和负极依次迭加或卷绕成为电极芯后置于所述外壳内，所述外壳密封 有非水性电解液。超级电容器的电极结构及电容器结构如图所示图1为电极结构示意图，其中1为铝箔层，2和4为铝箔两侧的石墨导电胶层，3和 5为导电胶层表面的活性碳涂覆层。图2为圆形超级电容器结构示意图，其中6为电极，7为隔膜，8为电极芯，9为引流 条，10为顶盖，11为电极端子，12为外壳。图3为方形超级电容器结构示意图，其中13为注液口在组装超级电容器时，所述电极可采用刺铆或焊接等方法连接引流条，然后经叠 加和卷绕等工艺后形成电极芯，将引流条与电极端子连接后放入不锈钢或铝质外壳中以压 延或焊接方式连接顶盖后完成干态封装，对干态封装半成品进行真空烘干等脱水处理以最 大程度去除电容器内部的水分，最后灌注非水性电解液并封死注液口后完成电容器组装。实施例以下通过实施例对本发明的优选实施方式进行进一步的说明，但是实施例仅为说 明目的，不能解释为对本发明的范围的限制，换言之，本发明的范围不限于这些实施例。实施例11.正极表面石墨导电胶层制备。取铝箔作为电极基体，在其两侧表面采用浆料喷 涂工艺(在本发明中，也可以采用刮涂工艺)制备石墨导电胶层。正极石墨导电胶层由正 极粘合剂与石墨材料混合构成，其中正极粘合剂与石墨之间质量比为15 85。正极粘合剂 为聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠的混合物，质量比为1 3。浆料制备过程为将去离子 水加热并控制在35°C至45°C的范围内，先行加入羧甲基纤维素钠充分搅拌，然后加入聚乙 烯吡咯烷酮后彻底搅拌均勻。依照正极粘合剂与石墨之间的15 85的比例加入石墨并充 分搅拌形成均勻浆料。将所制备浆料利用胶体磨进行研磨处理后，采用喷涂方式涂覆于铝 箔基体的两侧，导电胶层厚度为40微米。2.正极活性碳涂覆层制备。在制备好的正极石墨导电胶层表面涂覆活性碳层。活 性碳涂覆层包含正极粘合剂、活性碳材料和乙炔黑。其中，以活性碳涂覆层的总质量计，正 极粘合剂的质量比为8%。正极粘合剂为聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠混合物，聚乙烯 吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠最佳质量比为1 3。活性碳涂覆层中活性碳材料与乙炔黑质 量比例为9 1。浆料制备过程为将去离子水加热并控制在35°C至45°C的范围内，依次加 入羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮后彻底搅拌均勻，然后依次加入乙炔黑和活性碳材料后充分搅拌并进一步进行胶体磨研磨处理。将浆料采用刮涂方法均勻的涂覆在石墨导电胶 层表面，所制备的活性碳涂覆层的厚度为150微米。3.正极辊压处理。将制备好的石墨导电胶层及活性碳涂覆层结构的电极进行辊压 处理，并在iio°c烘干处理，由此制得正极。4.负极表面的石墨导电胶层的制备。取铝箔作为电极基体，在其两侧表面采用浆 料喷涂制备石墨导电胶层。石墨导电胶层为负极粘合剂与石墨材料的混合混合物，其中负 极粘合剂与石墨之间的质量比为15 85。负极粘合剂为丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠 混合物，其最佳质量比为2 3。浆料制备过程为将去离子水加热并控制在55°C至65°C的 范围内，先加入羧甲基纤维素钠充分搅拌，然后加入丁苯橡胶胶乳后彻底搅拌均勻。依照负 极粘合剂与石墨之间的15 85比例加入石墨并充分搅拌形成均勻浆料。将所制备浆料利 用胶体磨进行研磨处理后采用喷涂方式涂覆于铝箔基体的两侧，石墨导电胶层的厚度为40 微米。5.负极的活性碳涂覆层的制备。在制备好的负极的石墨导电胶层表面涂覆活性碳 涂覆层。活性碳涂覆层由负极粘合剂、活性碳材料和乙炔黑混合构成。以活性碳涂覆层的 总质量计，负极粘合剂的质量比为8%。负极粘合剂为丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的 混合物，丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的质量比为2 3。以活性碳涂覆层的总质量计， 活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1。浆料制备过程为将去离子水加热并控制在55°C 至65°C的范围内，依次加入羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳后彻底搅拌均勻，然后依次加 入乙炔黑和活性碳材料后充分搅拌并进一步进行胶体磨研磨处理。将浆料采用刮涂方法均 勻的涂制在石墨导电胶层表面，所制备活性碳涂覆层的厚度为150微米。6.负极辊压处理。将制备好的石墨导电胶层及活性碳涂覆层结构的电极进行辊压 处理，并在iio°c烘干处理，由此获得负极。7.电容器组装工艺过程。如图2及图3所示，将所制备正极和负极通过刺铆或焊 接等方法连接引流条9，然后与隔膜7经叠加和卷绕等工艺后形成电极芯8，将引流条与电 极端子11连接后放入铝质外壳(在本发明中，也可以采用不锈钢外壳)12中以压延方式 (在本发明中，也可以采用焊接方式)连接顶盖10后完成干态封装，对干态封装半成品通过 真空烘干进行脱水处理，以最大程度去除电容器内部的水分，最后灌注非水性电解液并封 死注液口 13后，制得超级电容器。实施例2和3除了下表1和2所列的参数之外，以与实施例1相似的方式实施实施例2和3。表1制备正极的与材料和工艺有关的参数 注第一质量比为石墨导电胶层的粘合剂中的乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠的 质量比；第二质量比为所述活性碳涂覆层的粘合剂中的聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠 的质量比；第三质量比为所述活性碳涂覆层中活性碳材料与乙炔黑的质量比。表2制备负极的与材料和工艺有关的参数 注第四质量比为石墨导电胶层的粘合剂中的丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的 质量比；第五质量比为所述活性碳涂覆层的粘合剂中的丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的 质量比；第六质量比为所述活性碳涂覆层中活性碳材料与乙炔黑的质量比。对各个实施例中所制得的电极中的活性碳材料与铝箔基体的粘附强度和所制得 的超级电容器的储能密度、放电功率和工作寿命进行测定，结果如下表3所示。表3各实施例中所制得的电极和超级电容器的性能指标 注粘附强度为所制得的活性碳电极中活性碳材料与铝箔基体之间的粘附强度； 储能密度、放电功率和工作寿命为所制得的超级电容器的储能密度、放电功率和工作寿命。
权利要求
一种活性碳电极，其中，所述活性碳电极包括铝箔基片、石墨导电胶层和活性碳涂覆层，并在迭加后经辊压工艺处理而形成。
2.根据权利要求1所述的活性碳电极，其中，所述石墨导电胶层包含粘合剂与石墨材 料；所述活性碳涂覆层包含活性碳材料、乙炔黑与所述粘合剂。
3.根据权利要求1或2所述的活性碳电极，其中，所述活性碳电极作为正极，所述粘合 剂为正极粘合剂，包含聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠。
4.根据权利要求3所述的活性碳电极，其中，以所述石墨导电胶层的总质量计，所述正 极粘合剂的质量比为10%至20% ；优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述聚乙烯 吡咯烷酮的质量比为20%至50% ；另外优选的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠 之间的质量比为1 3;另外优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料采用如下 方法制备将去离子水加热至35°C至45°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷 酮，然后搅拌均勻，再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理； 另外优选的是，所述石墨导电胶层采用喷涂或刮涂的方法将所述浆料附着于所述铝箔基体 的表面，所形成的石墨导电胶层的厚度为20微米至50微米。
5.根据权利要求3所述的活性碳电极，其中，以所述活性碳涂覆层的总质量计，所述正 极粘合剂的质量比为5%至10% ；优选的是，以所述正极粘合剂的总质量计，所述聚乙烯吡 咯烷酮的质量比例为20%至50% ；另外优选的是，所述聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠 之间的质量比为1 3;另外优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1 ；另 外优选的是，所述活性碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热 至35°C至45°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和聚乙烯吡咯烷酮，然后搅拌均勻，再依次 加入所述乙炔黑和活性碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理；另外优选 的是，所述活性碳涂覆层采用刮涂的方法将所述浆料附着于所述石墨导电胶层表面，所形 成的活性碳涂覆层厚度为100微米至200微米。
6.根据权利要求1或2所述的活性碳电极，其中，所述活性碳电极作为负极，所述粘合 剂为负极粘合剂，包含丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠。
7.根据权利要求6所述的活性碳电极，其中，以所述石墨导电胶层的总质量计，所述负 极粘合剂的质量比为10%至20% ；优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述丁苯橡 胶胶乳的质量比为20%至60% ；另外优选的是，所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠的质 量比为2 3;另外优选的是，所述石墨导电胶层由浆料制得，所述浆料由如下方法制备将 去离子水加热至55°C至65°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌均 勻，再加入所述石墨材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理；另外优选的是， 所述石墨导电胶层采用喷涂或刮涂的方法将所述浆料附着于所述铝箔基体的表面，所形成 的石墨导电胶层的厚度为20微米至50微米。
8.根据权利要求6所述的活性碳电极，其中，以所述活性碳涂覆层的总质量计，所述负 极粘合剂的质量比为5%至10% ；优选的是，以所述负极粘合剂的总质量计，所述丁苯橡胶 胶乳的质量比为20%至50% ；另外优选的是，所述丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠之间的 质量比为2 3;另外优选的是，所述活性碳材料与乙炔黑的质量比例为9 1;另外优选的 是，所述活性碳涂覆层由浆料制得，所述浆料采用如下方法制备将去离子水加热至55°C 至65°C，依次加入所述羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶胶乳，然后搅拌均勻，再依次加入所述乙2炔黑和活性碳材料，在搅拌均勻后，进一步采用胶体磨进行研磨处理；另外优选的是，所述 活性碳涂覆层采用刮涂的方法将所述浆料附着于所述石墨导电胶层的表面，所形成的活性 碳涂覆层的厚度为100微米至200微米。
9. 一种超级电容器，其中，所述超级电容器包括正极、负极和外壳，所述正极和/或负 极为权利要求1或2所述的电极，所述外壳为不锈钢外壳或铝质外壳，并且所述正极和负极 依次迭加或卷绕成为电极芯后置于所述外壳内，所述外壳密封有非水性电解液；优选的是， 所述正极为权利要求3至5任一项所述的活性碳电极，所述负极为权利要求6至8任一项 所述的活性碳电极。
全文摘要
本发明公开了一种活性碳电极和包括该电极的超级电容器。本发明还公开了制造所述电极和所述超级电容器的方法。所述活性碳电极包括铝箔基片、石墨导电胶层和活性碳涂覆层，并在迭加后经辊压工艺处理而形成。所述石墨导电胶层包含粘合剂与石墨材料；所述活性碳涂覆层包含活性碳材料、乙炔黑与所述粘合剂。优选的是，作为正极时所述粘合剂为聚乙烯吡咯烷酮与羧甲基纤维素钠混合物，作为负极时所述粘合剂为丁苯橡胶胶乳与羧甲基纤维素钠混合物。所制备的活性碳电极具有良好的电学特性和结构强度，所组装电容器具有良好的储能特性和稳定特性，在工业、交通、电子、军事等领域广泛应用。
文档编号H01G9/155GK101923962SQ20101012990
公开日2010年12月22日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者阮殿波, 陈照平, 陈照荣, 陈胜军 申请人:集盛星泰(北京)科技有限公司