一种高孔隙率高电导率多孔电极、其批量制造工艺及采用该多孔电极的赝电式超级电容器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电极，特别涉及一种高孔隙率高电导率多孔电极、其批量制造工艺及采用该多孔电极的赝电式超级电容器。一种高孔隙率高电导率多孔电极，该多孔电极是由碳材料与粘结剂、成孔剂和分散剂混合后的浆料干燥后经分级多次辊压形成成型碳膜、烘烤得到，多孔电极呈三维网络多孔结构，孔径分布在0.1~50μm之间，多孔电极的厚度为0.3~5mm，孔隙率≥70%。该多孔电极具有较为特殊的微孔结构以及较高的孔隙率，孔径分布集中在几微米到50微米范围内，电极孔隙率达到70%以上。本发明的多孔电极为平面结构，具有柔韧性好，能弯曲的优点。而现有的各种电极由于电极材料致密、脆性大，因此具有孔径小、大孔孔隙率小，易碎的缺陷。
【专利说明】一种高孔隙率高电导率多孔电极、其批量制造工艺及采用该多孔电极的赝电式超级电容器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电极，特别涉及一种高孔隙率高电导率多孔电极、其批量制造工艺及采用该多孔电极的赝电式超级电容器。
【背景技术】
[0002]随着全球气候变暖，资源缺乏，全世界各个国家和地区都在研发新的绿色环保型能源，而超级电容器生产所用的材料普遍为绿色环保。超级电容器由于具有广泛的应用前景和巨大的潜在市场而成为国际能源领域的研究热点。由于超级电容器具有充放电速度快、对环境无污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源。正因为超级电容器的许多显著优势，在汽车(特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆)、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力，因而被世界各国所广泛关注。超级电容器在混合能源汽车中所起的作用十分重要。混合能源技术中有很多应用将使用替代能源，例如太阳能、风能或者燃料电池。但是由于能量来源本身的特性，决定了这些发电的方式往往具有不均匀性，电能输出容易发生变化。这就需要使用一种缓冲器来存储能量。在上述使用替代能源技术的汽车中，超级电容器是一种新型的关键部件。
[0003]在采用燃料电池供电的汽车中，如果结合使用超级电容器，那么燃料电池就可以满足持续供电需求，而不仅仅是峰值供电。除了能够满足峰值供电的需求外，超级电容器还具有其他元件无法比拟的响应时间。将超级电容器的强大性能和燃料电池结合起来，可以得到尺寸更小、重量更轻、价格更低廉的燃料电池系统。
[0004]超级电容器还可以与氢燃料电池完美结合，使正处于研发阶段的氢燃料电池能够应用于多个领域。例如氢燃料电池汽车，由于在加速过程中需要的能量比匀速行驶时要高得多。如果没有能量存储器，氢燃料电池就要做得很大，以满足最高的峰值能量需求，其成本就会大得无法忍受。通过将过剩的能量存储在能量存储器中，就可以在短时间内通过存储器提供所需的峰值能量。
[0005]超级电容器在电动客车中的作用尤为巨大。鉴于无轨电车架空线的“视觉污染”以及“机动性差”、“规划困难”三大难题，致使无轨电车在我国日益遭遇冷落。但由于石油紧张和汽车尾气排放带来的能源危机和环境污染问题日益凸现，使用汽车也非理想选择，致使城市公共交通的发展陷入了两难的尴尬境地。而超级电容公交电车的出现，有效解决了这一难题。超级电容器已成为改善传统电车缺陷，发挥其零排放、节能、低成本、低噪音等优点的一种先进的储能装置。超级电容公交电车是以超级电容器为动力电源的新型节能电车，车辆保持了无轨电车的优点，没有任何排放，同时无轨无线，完全满足了现代化绿色环保公交的需要。
[0006]新能源汽车是全球汽车行业重点关注的领域，超级电容是其要害部件。
[0007]超级电容器主要分为双电层型超级电容器和氧化还原型超级电容器。利用双电层电容的超级电容器能量密度太小。通过材料表面的电化学过程来获得高容量的赝电容超级电容器本质上也是依靠电化学过程储能，与蓄电池(例如锂离子电池)本质上相似，所以基于赝电容的超级电容器可视为极高比功率且长寿命的蓄电池。目前已有的赝电容的产生形式有:(1)电极的表面化学吸脱附和欠电势沉积；(2)电极表面氧化物薄膜如Ru02、Ir02、Cr304的氧化还原反应；(3)导电聚合物的掺杂和去掺杂；(4)锂离子的表面嵌入-脱出。但现有各类型的赝电容超级电容器分别存在循环寿命差，价格昂贵等问题，尚不能满足实用化的要求。
[0008]本发明涉及的基于薄液层氧化还原偶获取赝电容的方式，是一种新型的性能优良的超级电容器。该新型超级电容器利用液相(溶液)中的氧化还原偶在惰性固体电极上授受电子的法拉第过程，其活性物质是惰性电极表面薄液层中可溶的氧化还原电对。充放电前后电极固相不发生化学变化和物理变化。一方面，该超级电容器不仅具有传统超级电容器高比功率、长循环寿命和高安全性的特点，同时在价格上更具有竞争力；另一方面，由于采用液相储能方式具有更高的比容量，因而又比现有的超电容器具有更高的比能量。
[0009]该新型超级电容器的特点表现为正负极活性物质分别储存在正负极多孔电极微孔内，孔内电解液较好地吸附固定在微孔中，不随意流动，将电能储存于电极表面薄液层中具有电化学活性的化学物质中，充电时，电能转换为薄液层中活性物质的化学能，放电时，液相中的化学能转化为电能。传质主要依赖扩散和电迁移，但孔隙的尺度很小，孔隙内液体中的任意点距离多孔电极固体表面都很近，传质到多孔隙电极固体表面所需的时间很短。因此要求该多孔电极具有较为特殊的微孔结构以及较高的孔隙率，理论计算以及实验结果表明，孔径分布集中在几微米到50微米范围内的微孔结构适合该新型超级电容器的高放电倍率需要，同时为了保证高比容量的需要，电极孔隙率需要达到70%以上。要满足高功率大电流充放电，要求多孔电极具有较好的导电性，以及较大的比表面积以提供氧化还原反应的场所。因此，开发批量制备孔径及孔径分布可调的多孔电极的工艺对该新型超级电容器的产业化至关重要。
[0010]中国专利CN103274386A提出了制造多孔电极的配方以及实验室少量制备多孔电极的方法，生产效率低；未解决规模化、工业批量化制备多孔电极的制造工艺，且未解决批量制备多孔电极的设备选择问题。
【发明内容】
[0011]本发明提供一种具有高孔隙率、合适孔径、高电导率、高电化学活性和稳定性的高孔隙率高电导率多孔电极。
[0012]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0013]一种高孔隙率高电导率多孔电极，该多孔电极是由碳材料与粘结剂、成孔剂和分散剂混合后的浆料干燥后经分级多次辊压形成成型碳膜、烘烤得到，多孔电极呈三维网络多孔结构，孔径分布在0.1?50 μ m之间，多孔电极的厚度为0.3?5mm，孔隙率> 70%。该多孔电极具有较为特殊的微孔结构以及较高的孔隙率，孔径分布集中在几微米到50微米范围内，电极孔隙率达到70%以上。本发明的多孔电极为平面结构，具有柔韧性好，能弯曲的优点。而现有的各种电极由于电极材料致密、脆性大，因此具有孔径小、大孔孔隙率小，易碎的缺陷。
[0014]作为优选，所述的碳材料选自活性炭、活性炭纤维、碳短切纤维、碳纤维粉、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、富勒烯C60、炭黑、超导电炭黑Super-P、KS-6中的一种或几种的组合。碳材料即导电性好的单质碳粉。
[0015]作为优选，所述的粘结剂加入量为碳材料重量的5?20%。所述的成孔剂的加入量为碳材料和粘结剂总重量的0.001?50%，成孔剂的含量不为零。分散剂的加入量为碳材料和粘结剂总重量的160?350%。
[0016]作为优选，所述的粘结剂是聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚偏氟氯乙烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一种或者几种的组合；所述的成孔剂包括有机成孔剂聚乙二醇(PEG)、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、无机成孔剂碳酸盐中的一种或几种的组合；所述的聚乙二醇的分子量优选为200?10000。聚乙二醇的优势请详述。所述的无机成孔剂碳酸盐是碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸氢铵中的一种或几种的组合；所述的分散剂是醇类、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、去离子水中的一种或者几种的组合。醇类选自乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或者几种。
[0017]作为优选，多孔电极的厚度为0.3?5mm。电极厚度越薄，赝电式超级电容器的能量密度越低、功率密度越高、内阻越小、循环寿命越长。
[0018]一种所述的多孔电极的批量制造工艺，该工艺包括如下步骤:1)将粉末状的碳材料与粘结剂、成孔剂和分散剂混合，形成浆料；2)将步骤1)中的浆料均匀铺展，然后干燥、粉碎、过筛，得到混合粉末；3)对步骤2)所得混合粉末进行分级多次辊压，直至粉末成型为碳膜，烘烤后即得可控孔径及孔径分布的多孔电极。与现有电极的制备方法相比，上述方法由于碳膜成型具有连续化、高效的特点；可通过调节辊隙方便地调节多孔电极密度、孔径及孔径分布。
[0019]作为优选，步骤1)中，所述的搅拌设备是双行星搅拌机或者高速剪切分散机。步骤2)中，干燥方法是常温常压干燥、真空干燥、喷雾干燥、冷冻干燥中的一种；粉碎方法是碾压粉碎、球磨粉碎、剪切粉碎中的一种。
[0020]作为优选，步骤2)中，所述的过筛采用200?1200目的筛网，优选钢筛。
[0021]作为优选，步骤3)中，所述的分级多次辊压采用对辊机进行，辊压次数为2?8次，对辊机间隙范围为0.3?10mm。
[0022]作为优选，步骤3)中，所述的烘烤是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤温度为100?500°C，烘烤时间为2?24h。
[0023]一种含有所述的多孔电极的赝电式超级电容器。所涉及的赝电式超级电容器将电能储存于电极表面薄液层中具有电化学活性的化学物质中。该超级电容器通过本发明制得的多孔电极内外表面附近的薄液层中的电化学活性物质的氧化还原反应为主要能量的存储方式。该赝电式超级电容器包括至少一组表面涂覆了导电碳层的正负电极集流体、粘结在集流体上的多孔电极层、吸附在电极孔隙里的电解液、隔离膜和外壳。
[0024]本发明的高孔隙率高电导率多孔电极，主要是针对基于薄液层氧化还原偶获取赝电容的超级电容器，为满足该新型超级电容器的高放电倍率、高比容量需要，要求多孔电极具有较好的导电性，合理的孔径及孔径分布，具有较大的比表面积以提供氧化还原反应的场所，电极孔隙率需要达到70%以上。本发明的多孔电极制造方法，工艺简单，易于批量化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明实施例1制备多孔电极的步骤⑶分级多次辊压示意图；
[0026]图2是本发明实施例1制备的多孔电极的SEM图，在图2中，标尺为5μπι ;
[0027]图3是本发明实施例1制备的多孔电极的SEM图，在图3中，标尺为100 μ m ;
[0028]图4是典型的单片式赝电式电容器的结构示意图；
[0029]图5是典型的多片式串、并联赝电式电容器的结构示意图；
[0030]图6是单片式赝电式电容器的循环寿命测试曲线；
[0031]图中:集流体1，导电碳层2，粘结层3，多孔电极4，离子选择通过膜5，第二多孔电极6，第二粘结层7，第二导电碳层8，第二集流体9，第三导电碳层10，第三粘结层11，第三多孔电极12，第二离子选择通过膜13，第四多孔电极14，外接极耳15，铝塑膜16。
【具体实施方式】
[0032]下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
[0033]在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0034]多孔电极的制备方法如下:
[0035](1)将碳纳米管(CNTs)、导电炭黑分别在100°C干燥24h ；
[0036](2)按质量比叫(CNTs):m2 (导电炭黑)=n(n= 1?9)将碳纳米管和导电炭黑混合并搅拌均匀；
[0037](3)将粘结剂PTFE乳液(固含量X = 10?60% )、成孔剂PEG-400、分散剂去离子水按质量比m3:m4:m5 = 0.6?1.2:1.6?2.0:16?40混合均勻；
[0038](4)将(3)中溶液按质量比m3= 5?20%加入(2)中混合粉末中，用搅拌设备搅拌均勻(搅拌机线速度Y = 10?50m/s,搅拌时间t = 24?48h)；
[0039](5)将搅拌好的浆料转移到托盘中，震动托盘使浆料均匀铺展成一定厚度(厚度d=4 ?15mm)；
[0040](6)将托盘放置在干燥设备中，设定加热温度为?\ = 15?60°C，干燥；
[0041](7)将(6)中样品用罐磨机粉碎、用200目的钢筛过筛；
[0042](8)调节辊压机的间隙δ = 0.2?3mm，辊温T = 30?80°C，将(7)粉末分级多次辊压，分级多次辊压示意图见图1，得到具有所需厚度的碳膜；
[0043](9)将⑶中碳膜真空烘烤24h(T2 = 200°C )、切片，即得成品多孔电极。
[0044]实施例1多孔电极的制备
[0045]以碳纳米管为碳材料，PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳纳米管与PTFE的质量比为95: 5，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的40%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为1mm的电极片，极片柔韧具有较好的机械强度，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中180°C烘烧3h。实施例1制备的碳纳米管多孔电极的扫描电镜图分别见图2和图3，图2中的标尺为5 μ m ;图3中的标尺为100 μ m。多孔电极平均孔径为0.1?2 μ m，孔径分布均匀。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到80%。
[0046]实施例2
[0047]以石墨烯为碳材料，PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，石墨烯与PTFE的质量比为90: 10，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的40%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为1mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中150°C烘烧5h。多孔电极平均孔径为10?50 μ m，孔径分布均匀。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到85%。
[0048]实施例3
[0049]以碳纳米管和石墨烯混合物为碳材料，碳纳米管与石墨烯质量比为3: 1，PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为95: 5，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的40%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为1mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中180°C烘烧3h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到83%。
[0050]实施例4
[0051]以碳纳米管和Super-P混合物为碳材料，碳纳米管与Super-P质量比为9: 1,PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为95: 5，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的30%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为1mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中180°C烘烧8h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到85%。
[0052]实施例5
[0053]以碳纳米管和Super-P混合物为碳材料，碳纳米管与Super-P质量比为3: 1,PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为99: 1，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的20%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为1mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中200°C烘烧12h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到90%。
[0054]实施例6
[0055]以碳纳米管为碳材料，PTFE乳液为粘结剂，碳材料与PTFE的质量比为80: 20，将以上两种材料共混，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的30%，加乙二醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为2mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在马弗炉中250°C烘烧2h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率为80%。
[0056]实施例7
[0057]以碳纳米管和Super-P混合物为碳材料，碳纳米管与Super-P质量比为9: 1,PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为85: 15，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的30%，将以上三种材料共混，加乙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为0.5mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中150°C烘烧3h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到82%。
[0058]实施例8
[0059]以碳纳米管为碳材料，PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为97: 3，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的60%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为0.5mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中100°C烘烧10h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到87.5%。
[0060]实施例9
[0061]以碳纳米管和活性炭混合物为碳材料，碳纳米管与活性炭质量比为3: 1，PTFE乳液为粘结剂，聚乙二醇400为造孔剂，碳材料与PTFE的质量比为90: 10，聚乙二醇的质量为前两者质量总和的100%，将以上三种材料共混，加异丙醇分散搅拌均匀，经烘干、粉碎、过筛制备碳粉末前驱物，然后进行分级多次滚压制成厚度为0.5mm的电极片，表面均匀，按电池电极尺寸进行裁切，放置在烘箱中350°C烘烧2h。制成的多孔电极孔吸液性能好，孔隙率达到80%。
[0062]实施例10单片式赝电容的制备
[0063](1)利用铜箔做集流体1和第二集流体9，分别在单面涂布导电碳层2和第二导电碳层8，金属箔有预留极耳，通过转接焊外接具有热封胶的外接极耳15 ；
[0064](2)碳纳米管材料添加粘结剂和成孔剂通过手工碾压制得具有一定孔隙率的多孔电极4和第二多孔电极6，也就是浸吸电化学活性溶液的载体，既有良好的导电性，又有电化学惰性，其对电极活性溶液具有化学稳定性；
[0065](3)集流体涂布导电碳层的面和多孔电极之间放置具有热敏粘性的导电混合物，形成粘结层3和第二粘结层7，通过热压把集流体和多孔电极粘结到一块；此粘结导电层的厚度要大于等于30 μ m，密度要大于等于lg/cm2，以阻止酸性活性溶液对集流体的腐蚀；
[0066](4)往正多孔电极充满正电极活性溶液，往负多孔电极充满负电极活性溶液，电极注满液体后，其所注溶液不再流动；
[0067](5)正负电极之间置离子选择通过膜5 ；
[0068](6)用叠片的方法把正负电极、隔膜组装成电容芯，紧固；
[0069](7)根据电容芯的大小选择铝塑膜16，冲凹坑；
[0070](8)把电容芯置于冲坑铝塑膜中，然后把铝塑膜封边，就制得单片式赝电容，其结构如图4所示。
[0071]采用实施例1制得的多孔电极片，组装成图4所示的高充放电倍率液相储能电池，进行充放电循环测试，正极电解液为:2mol/L V0S04+2mol/L H2S04，负极电解液为:lmol/LV2 (S04) 3+2mol/L H2S04,隔膜为PVP-PES自制阴离子交换膜，集流体为自制聚合物-碳导电复合集流体。图6为电池的充放电曲线图，由图6中可知，采用该多孔电极的高充放电倍率液相储能电池可以达到长寿命充放电循环，性能稳定。
[0072]实施例11多片式串联软包赝电式电容器
[0073]制作多片式串联软包赝电式电容器，多孔电极的制作方法和实施例1相同，不同的地方就是集流体金属箔双面涂布导电碳层，然后粘结正负多孔电极，这样正负极可以使用一片集流体，通过叠片的方法实现电极串联软包赝电容。
[0074]该产品的具体示意图如图5所示，集流体1单面涂布导电碳层2，集流体有预留极耳，通过转接焊外接具有热封胶的外接极耳，粘结层3粘结多孔电极4，然后是离子选择通过膜5，集流体9双面涂布第二导电碳层8和第三导电碳层10，通过第二粘结层7和第三粘结层11分别粘结第二多孔电极6和第三多孔电极12，13为第二离子选择通过膜，14为第四多孔电极，以此类推，通过叠片就可以组成串联电容芯。多孔电极4、第二多孔电极6、第三多孔电极12、第四多孔电极14分别是正多孔电极、负多孔电极、正多孔电极、负多孔电极；其中，最外层的正负电极可以只做成单面电极，留有极耳15，中间的双面电极不留极耳，正负多孔电极注正负电极溶液，极耳转接带有热封胶的外接极耳，最后用铝塑膜16封装，就制成了高电压多电极串联赝电容。
[0075]实施例12多片式并联赝电式电容器
[0076]制作多片式并联赝电式电容器，制作工艺和实施例2类似，不同的就是双面电极的两面都是做正极或都做负极，每片极片都要有预留极耳，保证大电流放电能力，最后叠加到一块的正负预留极耳分别做转接焊，外接带热封胶层的外接极耳。产品的具体示意图如图5所示，集流体1单面涂布导电碳层2，粘结层3粘结多孔电极4，然后是离子选择通过膜5，第二集流体9双面涂布第二导电碳层8和第三导电碳层10，通过第二粘结层7和第三粘结层11分别粘结第二多孔电极6和第三多孔电极12，13为第二离子选择通过膜，14为第四多孔电极，以此类推，通过叠片就可以组成并联电容芯。多孔电极4、第二多孔电极6、第三多孔电极12、第四多孔电极14分别是正多孔电极、负多孔电极、负多孔电极、正多孔电极；
[0077]其中，最外层的电极可以只做成单面电极，正负多孔电极注正负电极溶液，所有集流体均预留极耳，极耳15转接带有热封胶的外接极耳，最后用铝塑膜16封装，就制成了大电流多电极并联赝电容。
[0078]以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
【权利要求】
1.一种高孔隙率高电导率多孔电极，其特征在于:该多孔电极是由碳材料与粘结剂、成孔剂和分散剂混合后的浆料干燥后经分级多次辊压形成成型碳膜、烘烤得到，多孔电极呈三维网络多孔结构，孔径分布在0.f 50 μ m之间，多孔电极的厚度为0.3?5mm，孔隙率^ 70%ο
2.根据权利要求1所述的高孔隙率高电导率多孔电极，其特征在于:所述的碳材料选自活性炭、活性炭纤维、碳短切纤维、碳纤维粉、碳纳米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、富勒烯C60、炭黑、Super-P> KS-6中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的高孔隙率高电导率多孔电极，其特征在于:所述的粘结剂加入量为碳材料重量的5?20%。
4.根据权利要求1所述的高孔隙率高电导率多孔电极，其特征在于:所述的粘结剂是聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚偏氟氯乙烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一种或者几种的组合；所述的成孔剂选自有机成孔剂聚乙二醇(PEG)、偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物或无机成孔剂碳酸盐中的一种或几种的组合；所述的分散剂是醇类、丙酮、氮甲基吡咯烷酮和去离子水中的一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1所述的高孔隙率高电导率多孔电极，其特征在于:多孔电极的厚度为 0.3?5mm。
6.一种权利要求1所述的多孔电极的批量制造工艺，其特征在该工艺包括如下步骤: 1)将粉末状的碳材料与粘结剂、成孔剂和分散剂混合，形成浆料； 2)将步骤I)中的浆料均匀铺展，然后干燥、粉碎、过筛，得到混合粉末； 3)对步骤2)所得混合粉末进行分级多次辊压，直至粉末成型为碳膜，烘烤后即得可控孔径及孔径分布的多孔电极。
7.根据权利要求6所述的批量制造工艺，其特征在于:步骤2)中，所述的过筛采用200?1200目的筛网。
8.根据权利要求6所述的批量制造工艺，其特征在于:步骤3)中，所述的分级多次辊压采用对辊机进行，辊压次数为2?8次，对辊机间隙范围为0.3?10mm。
9.根据权利要求6所述的批量制造工艺，其特征在于:步骤3)中，所述的烘烤是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤温度为10(T50(TC，烘烤时间为2?24h。
10.一种含有权利要求1所述的多孔电极的赝电式超级电容器。
【文档编号】H01G11/86GK104425134SQ201410632296
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】杨贞胜, 柯克, 汪勇, 汪彦龙 申请人:超威电源有限公司