一种混合型超级电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种电容器，特别设及一种混合型超级电容器。
【背景技术】
[0002] 作为一种新型的储能器件，超级电容器因其在功率密度、大电流充放电和长期循 环使用寿命等方面的突出表现，使其成为了国家重大科技创新、新能源领域的前沿技术之 一，更被列入到《国家中长期科学发展和技术发展规划纲要》（2002-2020)，具有非常重要的 战略意义和现实意义。目前商业化的超级电容器主要是基于"双电层储能机理"的炭-炭 双电层电容器，尽管该系列电容器在功率密度和循环使用寿命方面具有突出的表现，但是 能量密度偏低的缺点却限制了其广泛应用。为此，大量的研究人员开始探讨结合裡离子电 池电极材料从而在保证功率密度的前提下显著提升产品的能量密度，如裡离子电容器。在 众多负极材料中，尖晶石型铁酸裡因为具有"零应变"、比容量大、充放电效率高、抗过充性 能好、安全性高等优点，使得其成为一种性能优异的新型电池电容材料，在动力型裡离子电 池与超级电容器领域具有广泛的应用前景。然而，受制于合适正负电极材料的选取问题，使 得该新型混合型超级电容器的研究与应用受到了很大程度的限制。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种混合型超级电容器，具有能快速充放电，高比能量的 特点，它容量更高、循环稳定性更长。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是；
[0005] 一种混合型超级电容器，包括正极侣巧片、负极侣巧片、电解液和隔膜，所述正极 侣巧片正反两面均涂布有正极材料，所述负极侣巧片正反两面均涂布有负极材料，所述正 极材料由W下质量百分比计的组分混合制成；85-92%的活性炭、4-10%的导电剂、1-2%的 分散剂和3-10%的粘结剂；所述负极材料由W下质量百分比计的组分混合制成；80-92% 的铁酸裡/石墨締复合材料、4-10%的导电剂和4-10%的粘结剂。
[0006] 作为优选，所述活性炭的比表面积大于1500m2/g，表面官能团含量在0. 5meq/gW 下，平均粒径在8-10ym。控制活性炭该些参数的目的是在保证电容器正极容量的同时降低 电容器的漏电流、提高活性炭材料的电极密度。作为优选，所述活性炭是W挪壳或针状焦为 前驱体的活性炭。
[0007] 作为优选，所述铁酸裡/石墨締复合材料中石墨締添加量为铁酸裡的5-25%。该 样能保证负极材料中容量的同时提高复合材料的导电性，过量的石墨締不利于铁酸裡电极 材料的制备。
[000引作为优选，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨締中的一种或几种。作为优选， 所述粘结剂为聚偏氣己締、了苯橡胶、聚四氣己締中的一种或几种。
[0009] 作为优选，所述分散剂为哲甲基纤维素钢或海藻酸钢。
[0010] 作为优选，所述哲甲基纤维素钢的粘度小于300CPS。该样容易实现对炭黑、活性物 质的分散，粘度过高时揽拌过程容易产热最终破坏粘结剂的结构。本发明的制备方法步骤 为：
[0011] (1)将活性炭、导电剂、分散剂和粘结剂加入去离子水中，经真空高速揽拌后形成 正极浆料，将正极浆料均匀涂布在正极侣巧片的正反两面上，经干燥、礙压、冲切后获得正 极极片；
[001引 似将铁酸裡/石墨締复合材料、导电剂和粘结剂加入N-甲基化咯烧酬中，真空高 速揽拌后形成负极浆料，将负极浆料均匀涂布在负极侣巧片的正反两面上，经干燥、礙压、 冲切后获得负极极片；
[0013] (3)正极极片、隔膜及负极极片组合叠片后获得电巧，将电巧置于外壳中，注入电 解液，封装后获得混合型超级电容器。
[0014] 作为优选，正极极片厚度为120-250ym，负极极片厚度为50-90ym。
[0015] 作为优选，所述电巧结构中，正极极片的活性物质活性炭：负极极片的活性物质铁 酸裡/石墨締复合材料的质量比为2-8:1 (正极活性物质含量过低时不能充分发挥负极材 料的理论容量，正极活性物质含量过高时则容易造成极片过厚，最终影响产品的循环稳定 性）。优选正极极片的活性物质活性炭；负极极片的活性物质铁酸裡/石墨締复合材料的 质量比为3-5:1。
[0016] 本发明的有益效果是；通过优化不同正负电极材料的选取，从而获得容量更高、循 环稳定性更长的新型混合型超级电容器。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明功率密度和能量密度的Ragone图。
【具体实施方式】
[0018] 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。
[0019] 本发明中，若非特指，所采用的原料和设备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。
[0020] 本发明所使用的正极活性材料（活性炭，市售）规格型号为；AC-1，AC-2,AC-3， AC-4,而负极活性材料（铁酸裡/石墨締复合材料，制备方法参见CN102569769B发明专利 公开的内容）规格型号为；LT0-1，LT0-2,LT0-3,LT0-4,具体材料的性能参数指标如表1和 表2所示。
[0021] 表1 ;正极活性炭主要性能参数
[0022]
【主权项】
1. 一种混合型超级电容器，包括正极铝箔片、负极铝箔片、电解液和隔膜，其特征在于： 所述正极铝箔片正反两面均涂布有正极材料，所述负极铝箔片正反两面均涂布有负极材 料，所述正极材料由以下质量百分比计的组分混合制成：85-92%的活性炭、4-10%的导电 剂、1-2%的分散剂和3-10%的粘结剂；所述负极材料由以下质量百分比计的组分混合制 成：80-92%的钛酸锂/石墨烯复合材料、4-10%的导电剂和4-10%的粘结剂。
2. 根据权利要求1所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述活性炭的比表面 积大于1500m2/g，表面官能团含量在0. 5meq/g以下，平均粒径在8-10ym。
3. 根据权利要求1所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述钛酸锂/石墨烯 复合材料中石墨烯添加量为钛酸锂的5-25%。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述导电剂 为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。
5. 根据权利要求1或2或3所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述粘结剂 为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚四氟乙烯中的一种或几种。
6. 根据权利要求1或2或3所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述分散剂 为羟甲基纤维素钠或海藻酸钠。
7. 根据权利要求6所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述羟甲基纤维素钠 的粘度小于300cps。
8. 根据权利要求1或2或3所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：其制备方法 步骤为： (1) 将活性炭、导电剂、分散剂和粘结剂加入去离子水中，经真空高速搅拌后形成正极 浆料，将正极浆料均匀涂布在正极铝箔片的正反两面上，经干燥、碾压、冲切后获得正极极 片； (2) 将钛酸锂/石墨烯复合材料、导电剂和粘结剂加入N-甲基吡咯烷酮中，真空高速搅 拌后形成负极浆料，将负极浆料均匀涂布在负极铝箔片的正反两面上，经干燥、碾压、冲切 后获得负极极片； (3) 正极极片、隔膜及负极极片组合叠片后获得电芯，将电芯置于外壳中，注入电解液， 封装后获得混合型超级电容器。
9. 根据权利要求8所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：正极极片厚度为 120-250ym，负极极片厚度为50-90ym。
10. 根据权利要求8所述的一种混合型超级电容器，其特征在于：所述电芯结构中， 正极极片的活性物质活性炭：负极极片的活性物质钛酸锂/石墨烯复合材料的质量比为 2-8:1〇
【专利摘要】本发明公开了一种混合型超级电容器，包括正极铝箔片、负极铝箔片、电解液和隔膜，所述正极铝箔片正反两面均涂布有正极材料，所述负极铝箔片正反两面均涂布有负极材料，所述正极材料由以下质量百分比计的组分混合制成：85-92％的活性炭、4-10％的导电剂、1-2％的分散剂和3-10％的粘结剂；所述负极材料由以下质量百分比计的组分混合制成：80-92％的钛酸锂/石墨烯复合材料、4-10％的导电剂和4-10％的粘结剂。本发明具有能快速充放电，高比能量的特点，它容量更高、循环稳定性更长。
【IPC分类】H01G11-86, H01G11-30, H01G11-04, H01G11-36, H01G11-34, H01G11-84
【公开号】CN104701024
【申请号】CN201410841836
【发明人】阮殿波, 杨斌, 傅冠生
【申请人】宁波南车新能源科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月29日