一种制造扣式超级电容器电极的方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种制造扣式超级电容器电极的方法，包括：将活性炭、导电聚合物和乙炔黑的粉末均匀混合，获得混合粉末材料；将粘接剂溶于溶剂中，获得粘接剂溶液；将混合粉末材料加入粘接剂溶液中，形成泥状材料；对泥状材料进行球磨处理；用经过了球磨处理的泥状材料形成薄片，获得所述扣式超级电容器电极。本发明的实施例中的制造扣式超级电容器电极的方法，效率高，过程简单，其制得的扣式超级电容器电极具有比电容高、循环稳定性好等优点，适用于扣式超级电容器电极。
【专利说明】一种制造扣式超级电容器电极的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及电子材料及元器件领域，特别是涉及一种制造扣式超级电容器电极的方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]超级电容器是一种介于电池和普通电容器之间的新型储能器件，有着功率密度高、能量密度高、充放电迅速、循环寿命长和安全性高等优点，受到了国内外的广泛关注。目前超级电容器已经应用于电动汽车的动力电源；通信、工业等领域中的备用电源；航空、航天、国防中的高脉冲电流发生器等方面。
[0005]超级电容器的关键就在于其电极片的制备。超级电容器有两种结构形式:扣式和卷绕式。但是，传统的扣式超级电容器电极由于只使用单一活性物质，得到的电极性能差。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的目的之一是提供一种制造高比容、稳定好的扣式超级电容器电极的方法，且该方法的制造过程简单。
[0008]本发明公开的技术方案包括:
提供了一种制造扣式超级电容器电极的方法，其特征在于，包括:将活性碳、导电聚合物和乙炔黑的粉末均匀混合，获得混合粉末材料；将粘接剂溶于溶剂中，获得粘接剂溶液；将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中，形成泥状材料；对所述泥状材料进行球磨处理；用经过了球磨处理的所述泥状材料形成薄片，获得所述扣式超级电容器电极。
[0009]本发明的一个实施例中，还包括:将所述扣式超级电容器电极放入真空干燥箱中进行干燥处理。
[0010]本发明的一个实施例中，在所述混合粉末材料中，活性碳、导电聚合物和乙炔黑的质量比为(16-18):(1-3):1。
[0011 ] 本发明的一个实施例中，所述溶剂为去离子水。
[0012]本发明的一个实施例中，所述粘接剂为聚四氟乙烯乳液。
[0013]本发明的一个实施例中，所述粘接剂与所述乙炔黑的质量比为1:3至1:4。
[0014]本发明的一个实施例中，将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中形成泥状材料的步骤包括:将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中搅拌均匀并将获得的混合物反复碾压，直至所述混合物成为泥状。
[0015]本发明的一个实施例中，所述球磨处理的时间为3-5小时。
[0016]本发明的一个实施例中，用经过了球磨处理的所述泥状材料形成薄片的步骤包括:将经过了球磨处理的所述泥状材料放入对辊机中，用所述对辊机将经过了球磨处理的所述泥状材料压制成所述薄片。
[0017]本发明的一个实施例中，所述干燥处理的温度为50-80摄氏度，所述干燥处理的时间为20-24小时。
[0018]本发明的实施例中的制造扣式超级电容器电极的方法，效率高，过程简单，其制得的扣式超级电容器电极具有比电容高、循环稳定性好等优点，适用于扣式超级电容器电极。
[0019]
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明一个实施例的制造扣式超级电容器电极的方法的流程示意图。
[0021]
【具体实施方式】
[0022]下面将结合附图详细说明本发明的实施例的制造扣式超级电容器电极的方法的具体步骤。
[0023]如图1所示，本发明的一个实施例中，一种制造扣式超级电容器电极的方法包括步骤10、步骤12、步骤14、步骤16和步骤18。下面接合具体实施例对其中的各个步骤分别进行详细说明。
[0024]步骤10:制备混合粉末材料。
[0025]本发明的实施例中，在步骤10，可以将活性碳、导电聚合物和乙炔黑的粉末均匀混合，从而获得混合粉末材料。例如，可以取预定量的前述活性碳、导电聚合物和乙炔黑的粉末，将这些粉末用磁力搅拌机搅拌混合均匀，从而获得所需的混合粉末材料。
[0026]本发明的一个实施例中，在该混合物粉末材料中，活性碳、导电聚合物和乙炔黑的质量比可以为(16-18):(1_3):1。
[0027]本发明的一个实施例中，导电聚合物可以为聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、3，4-聚乙撑二氧噻吩或者其衍生物等等。
[0028]步骤12:制备粘接剂溶液。
[0029]本发明的实施例中，在步骤12，可以将粘接剂溶于溶剂中，从而获得粘接剂溶液。例如，可以将粘接剂加入该溶剂中，并搅拌均匀，从而获得所需的粘接剂溶液。
[0030]本发明的一个实施例中，这里，溶剂可以是去离子水，粘接剂可以是聚四氟乙烯乳液。
[0031]本发明的一个实施例中，这里，粘接剂与前述的乙炔黑的质量比可以为1:3至1:4。
[0032]虽然图1中显示为步骤12在步骤10之后进行，但是容易理解，本发明的其他的实施例中，步骤12也可以在步骤10之前或者与步骤10同时进行，本发明对此没有限制。
[0033]步骤14:将混合粉末材料加入粘接剂溶液中形成泥状材料。
[0034]在制备了混合粉末材料和粘接剂溶液之后，在步骤14中，可以将混合粉末材料加入粘接剂溶液中，形成泥状材料。
[0035]例如，一个实施例中，可以将该混合粉末材料加入粘接剂溶液中并搅拌均匀，并且将获得的混合物反复碾压，直至该混合物成为泥状，这样，获得前述的泥状材料。
[0036]步骤16:对泥状材料进行球磨处理。
[0037]在步骤14中形成了泥状材料之后，在步骤16中，可以对该泥状材料进行球磨处理。例如，一个实施例中，可以将泥状材料放入行星球磨机的玛瑙罐中，放入球磨珠，对该泥状材料高速球磨3-5小时。
[0038]步骤18:将泥状材料形成薄片。
[0039]对泥状材料进行球磨处理之后，在步骤18中，可以将经过了该球磨处理的泥状材料形成薄片，该薄片即为所需的扣式超级电容器电极。
[0040]例如，一个实施例中，可以将经过了球磨处理的泥状材料放入对辊机中，用该对辊机将经过了球磨处理的泥状材料压制成薄片。
[0041]本发明的一个实施例中，该薄片的厚度可以为50-100微米。
[0042]本发明的一个实施例中，在形成了该薄片之后，还可以包括对该薄片进行干燥处理的步骤，例如，可以将该薄片(即扣式超级电容器电极)放入真空干燥箱中进行干燥处理。
[0043]本发明的一个实施例中，该干燥处理的温度可以为50-80摄氏度，干燥处理的时间可以为20-24小时。
[0044]下面详细描述几个具体的实施例。
[0045]实施例1:
(I)称取1.0g活性碳、0.2g聚吡喏和0.3g的乙炔黑，将这些粉末混合在一起，用磁力搅拌4小时，使这些粉末混合均匀，获得混合粉末材料。称取0.125g聚四氟乙烯乳液，加入3ml的去离子水，用玻璃棒搅拌均匀，获得粘接剂溶液。将获得的混合粉末材料加入到上述粘接剂溶液中，用玻璃棒搅拌均匀，并用玻璃棒将混合物反复碾压，直至混合物成为泥状，获得泥状材料。
[0046](2)将获得的泥状材料加入到行星球磨机的玛瑙罐中，比加入球磨珠，经过4小时高速球磨处理。将经过球磨处理的泥状材料放入到对辊机中，用对辊机压制成70um厚电极薄片，获得扣式超级电容器的电极片。将电极片放入到真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为70摄氏度，处理时间为20h，获得高比容扣式超级电容器的电极。
[0047](3)采用三电极体系(Pt为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，按照前面的步骤(I)、(2)制造的高比容扣式超级电容器的电极为工作电极)进行电化学性能测试，包括循环伏安测试和恒流充放电测试，采用0.lmol/L的高氯酸锂离子溶液，充放电电压:-0.2-1V，充放电电流为:0.2mA，测得比电容可达171F/g，模稳定性好。
[0048]实施例2:
(I)称取1.0g活性碳、0.3g聚苯胺和0.4g的乙炔黑，将这些粉末混合在一起，用磁力搅拌4h，使这些粉末混合均匀，获得混合粉末材料。称取0.15g聚四氟乙烯乳液，加入3ml的去离子水，用玻璃棒搅拌均匀，获得粘接剂溶液。将获得的混合粉末材料加入到上述粘接剂溶液中，用玻璃棒搅拌均匀，并用玻璃棒将混合物反复碾压，直至混合物成为泥状，获得泥状材料。
[0049](2)将获得的泥状材料加入到行星球磨机的玛瑙罐中，比加入球磨珠，经过4h高速球磨处理得到电极材料。将经过球磨处理的泥状材料放入到对辊机中，用对辊机压制成SOum厚电极薄片，获得扣式超级电容器的电极片。将电极片放入到真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为70摄氏度，处理时间为20h，获得高比容扣式超级电容器的电极。
[0050](3)采用三电极体系(Pt为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，按照前面的步骤(I)、(2)制造的高比容扣式超级电容器的电极为工作电极)进行电化学性能测试，包括循环伏安测试和恒流充放电测试，采用0.lmol/L的高氯酸锂离子溶液，充放电电压:-0.2-1V，充放电电流为:0.2mA，测得比电容可达150F/g，模稳定性好。
[0051]实施例3:
(I)称取1.0g活性碳、0.2g聚苯胺和0.3g的乙炔黑，将这些粉末混合在一起，用磁力搅拌4h，使这些粉末混合均匀，获得混合粉末材料。称取0.125g聚四氟乙烯乳液，加入3ml的去离子水，用玻璃棒搅拌均匀，获得粘接剂溶液。将获得的混合粉末材料加入到上述粘接剂溶液中，用玻璃棒搅拌均匀，并用玻璃棒将混合物反复碾压，直至混合物成为泥状，获得泥状材料。
[0052](2)将获得的泥状材料加入到行星球磨机的玛瑙罐中，比加入球磨珠，经过4h高速球磨处理得到电极材料。将经过球磨处理的泥状材料放入到对辊机中，用对辊机压制成SOum厚电极薄片，获得扣式超级电容器的电极片。将电极片放入到真空干燥箱中进行干燥，干燥温度为70摄氏度，处理时间为20h，获得高比容扣式超级电容器的电极。
[0053](3)采用三电极体系(Pt为对电极，Ag/ AgCl为参比电极，按照前面的步骤(I)、
(2)制造的高比容扣式超级电容器的电极为工作电极)进行电化学性能测试，包括循环伏安测试和恒流充放电测试，采用0.lmol/L的高氯酸锂离子溶液，充放电电压:-0.2-1V，充放电电流为:0.2mA，测得比电容可达190F/g，模稳定性好。
[0054]本发明的实施例中的制造扣式超级电容器电极的方法，效率高，过程简单，其制得的扣式超级电容器电极具有比电容高、循环稳定性好等优点，适用于扣式超级电容器电极。
[0055]以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。此外，以上多处所述的“一个实施例”表示不同的实施例，当然也可以将其全部或部分结合在一个实施例中。
【权利要求】
1.一种制造扣式超级电容器电极的方法，其特征在于，包括: 将活性碳、导电聚合物和乙炔黑的粉末均匀混合，获得混合粉末材料； 将粘接剂溶于溶剂中，获得粘接剂溶液； 将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中，形成泥状材料； 对所述泥状材料进行球磨处理； 用经过了球磨处理的所述泥状材料形成薄片，获得所述扣式超级电容器电极。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括:将所述扣式超级电容器电极放入真空干燥箱中进行干燥处理。
3.如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于:在所述混合粉末材料中，活性碳、导电聚合物和乙炔黑的质量比为(16-18):(1-3):1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述溶剂为去离子水。
5.如权利要求1或者4所述的方法，其特征在于:所述粘接剂为聚四氟乙烯乳液。
6.如权利要求3或者5所述的方法，其特征在于:所述粘接剂与所述乙炔黑的质量比为 1:3 至 1:4。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中形成泥状材料的步骤包括:将所述混合粉末材料加入所述粘接剂溶液中揽拌均匀并将获得的混合物反复碾压，直至所述混合物成为泥状。
8.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于:所述球磨处理的时间为3-5小时。
9.如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，用经过了球磨处理的所述泥状材料形成薄片的步骤包括:将经过了球磨处理的所述泥状材料放入对辊机中，用所述对辊机将经过了球磨处理的所述泥状材料压制成所述薄片。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于:所述干燥处理的温度为50-80摄氏度，所述干燥处理的时间为20-24小时。
【文档编号】H01G11/86GK104252975SQ201410474771
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】杨亚杰, 袁文涛, 杨文耀, 杨晓洁, 徐建华, 蒋亚东 申请人:电子科技大学