一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法
【專利摘要】一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，屬于超級(jí)電容器【技術(shù)領(lǐng)域】。其首先是把鋁箔浸泡在堿溶液中，浸泡的時(shí)間為30～90s；把鋁箔從堿性溶液中取出，然后在熱去離子水中浸泡，取出后，在室溫下浸泡在去離子水中；把用去離子水浸泡后的鋁箔浸泡在硝酸溶液中，浸泡的時(shí)間是30～60s，取出后浸泡在去離子水中；把用去離子水浸泡后的鋁箔浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中，浸泡的時(shí)間為90～150s，取出后用去離子水浸泡，最后于室溫下干燥6～8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理。本發(fā)明處理后的鋁箔更好地發(fā)揮了集流體的特性，促進(jìn)了活性材料與集流體之間的電子快速轉(zhuǎn)移，降低了集流體與活性材料之間的接觸電阻。
【專利說明】一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超級(jí)電容器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器(Supereapacitor)又稱超大容量電容器(Ultraeapaeitor)或電化學(xué)電容器(ElectrochemicalcaPacitor, EC),是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能元件。與傳統(tǒng)的電容器相比，超級(jí)電容器具有更高的比電容量，可存儲(chǔ)的比電容量為傳統(tǒng)電容器的十倍以上。與電池相比，具有更高的比功率，可瞬間釋放特大電流，具有充電時(shí)間短、充電效率高、循環(huán)使用壽命長、無記憶效應(yīng)以及基本無需維護(hù)等特點(diǎn)，它填補(bǔ)了傳統(tǒng)電容器和電池這兩類儲(chǔ)能元件之間的空白，在移動(dòng)通訊、信息技術(shù)、工業(yè)領(lǐng)域、消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車、航空航天和國防科技等方面具有極其重要和廣闊的應(yīng)用前景，已成為世界各國研究的熱點(diǎn)。各國紛紛制定近期目標(biāo)和遠(yuǎn)景發(fā)展計(jì)劃，將其列為重點(diǎn)戰(zhàn)略研究對(duì)象。
[0003]集流體鋁箔作為超級(jí)電容器的一個(gè)重要部分，其性能影響著超級(jí)電容器的整體電化學(xué)性能。工業(yè)生產(chǎn)的鋁箔的表面常常會(huì)覆蓋著工業(yè)用油和一些雜物，例如塵埃。由于長時(shí)間放置在空氣中，鋁箔表面會(huì)氧化形成致密的氧化薄膜，由于這層薄膜不導(dǎo)電，嚴(yán)重影響集流體的特性。這些因素同樣影響了超級(jí)電容器的整體性能。所以集流體鋁箔表面需要進(jìn)一步處理，采用氧化還原法對(duì)其表面進(jìn)行去污、去除氧化層，來增加其導(dǎo)電性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種新型超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其目的是增加集流體鋁箔的導(dǎo)電性、減小超級(jí)電容器內(nèi)阻、減小超級(jí)電容器最大比電容量的循環(huán)下降率和增加超級(jí)電容器的使用壽命。
[0005]本發(fā)明所述的一種新型超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其步驟如下:
[0006]I)將鋁箔浸泡在堿溶液中，浸泡的時(shí)間為30?90s ；
[0007]2)將鋁箔從堿溶液中取出，然后在熱去離子水中浸泡，取出后，再在室溫下浸泡在去離子水中；
[0008]3)將用去離子水浸泡后的鋁箔取出，然后浸泡在硝酸溶液中，浸泡的時(shí)間是30?60s，取出后浸泡在去離子水中；
[0009]4)將用去離子水浸泡后的鋁箔取出，然后浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中，浸泡的時(shí)間為90?150s，取出后用去離子水浸泡，最后于室溫下干燥6?8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理。
[0010]所有在去離子水中的浸泡時(shí)間為20?50s。
[0011]本發(fā)明所使用的堿溶液為NaOH溶液，其濃度為60?70g/L ;所使用的硝酸溶液濃度為250?300g/L ;熱水溫度為50?60°C ;轉(zhuǎn)化液組成為三氧化鉻:4?6g/L，氟鋯酸鉀:3?5g/L，氟化鈉:2?4g/L，鐵氰化鉀:2?5g/L，硼酸:1.2?3g/L，表面活性劑:4?10mg/L，轉(zhuǎn)化液的pH值在1.4?3.8的范圍內(nèi)。表面活性劑為異構(gòu)脂肪醇聚氧乙烯醚，主要成分為異構(gòu)醇與環(huán)氧乙烷加成物，德國貝斯曼品牌，廣州君鑫化工科技有限公司生產(chǎn)。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)是:
[0013](I)本發(fā)明是采用氧化還原法將集流體鋁箔表面的氧化層及一些雜質(zhì)去除掉，使其表面形成致密的導(dǎo)電薄膜，防止鋁箔表面再一次的被氧化。
[0014](2)本發(fā)明處理后的鋁箔更好地發(fā)揮了集流體的特性，促進(jìn)了活性材料與集流體之間的電子快速轉(zhuǎn)移，降低了集流體與活性材料之間的接觸電阻。
[0015](3)采用本發(fā)明處理后的鋁箔并沒有破壞其表面平整性，這樣使接下來的電容器電極制變得更容易。
[0016](4)本發(fā)明所采用的處理方法相比其他方法操作要更簡單，操作所需要的條件更少，成本較低廉，轉(zhuǎn)化溶液可以循環(huán)使用，工作環(huán)境比較隨意，制備過程無危險(xiǎn)性，對(duì)人體無害，對(duì)環(huán)境無污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1:現(xiàn)有電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]各部分名稱為:正電極1、隔膜2、負(fù)電極3和集流體4 ；
[0019]圖2:實(shí)施例1制備的超級(jí)電容器的內(nèi)阻大小對(duì)比曲線；
[0020]曲線1:集流體鋁箔未處理的超級(jí)電容器，曲線2:集流體鋁箔處理的超級(jí)電容器；
[0021]圖3:實(shí)施例2制備的超級(jí)電容器的最大電容容量循環(huán)下降比率曲線；
[0022]曲線1:集流體鋁箔未處理的超級(jí)電容器，曲線2:集流體鋁箔處理的超級(jí)電容器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
[0024]對(duì)于處理前的鋁箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見顆粒處理掉。
[0025]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，除特殊說明外，均在20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝0.1米深的65g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1米深的硝酸，濃度為260g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化液,其組成三氧化鉻:5g/L，氟鋯酸鉀:3.2g/L，氟化鈉:2g/L，鐵氰化鉀:2g/L，硼酸:2.8g/L，表面活性劑:6mg/L，總的溶液pH=l.5。
[0026]將表面光滑的鋁箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里42s的時(shí)間，取出后轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中在55°C熱去離子水中浸泡30s，取出后轉(zhuǎn)移到第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s,取出后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,取出后浸泡在第五個(gè)玻璃槽的去離子水中35s，最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0027]采用此鋁箔與未處理的鋁箔作為集流體制作如圖1所示疊片式超級(jí)電容器。制作完成后檢測其導(dǎo)電性能。
[0028]如圖2，結(jié)果表明經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理后的鋁箔作為集流體的超級(jí)電容器的內(nèi)阻要比未處理過的鋁箔作為集流體的超級(jí)電容器小。由此得出結(jié)論，處理過后的鋁箔作為集流體具有更好的導(dǎo)電性，大大減小了超級(jí)電容器的內(nèi)部發(fā)熱，從而延長了超級(jí)電容器的使用壽命。
[0029]實(shí)施例2
[0030]對(duì)于處理前的鋁箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見顆粒處理掉。
[0031]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.51112)，在室溫201:下。第一個(gè)玻璃槽裝0.1米深的64g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米、保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為280g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.8g/L，氟鋯酸鉀:3.6g/L，氟化鈉:2.4g/L，鐵氰化鉀:2.5g/L，硼酸:1.8g/L，表面活性劑:5mg/L，總的溶液pH=l.8。
[0032]將表面光滑的鋁箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里50s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0033]采用此鋁箔與未處理的鋁箔作為集流體制作疊片式超級(jí)電容器。制作完成后檢測其循環(huán)性能下降比率(將超級(jí)電容器循環(huán)充放電1000次，測量其最大容量下降比率)。
[0034]如圖3，結(jié)果表明經(jīng)過轉(zhuǎn)化處理后的鋁箔作為集流體的超級(jí)電容器的循環(huán)容量下降比率要比未處理過的鋁箔作為集流體的超級(jí)電容器小。由此得出結(jié)論，轉(zhuǎn)化處理后的鋁箔作為集流體更能提高超級(jí)電容器的循環(huán)性能，從而增加了超級(jí)電容器的循環(huán)次數(shù)。
[0035]實(shí)施例3
[0036]對(duì)于處理前的鋁箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見顆粒處理掉。
[0037]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的68g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為269g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.5g/L，氟鋯酸鉀:4.2g/L，氟化鈉:3.52g/L，鐵氰化鉀:4.2g/L，硼酸:2.8g/L，表面活性劑:4mg/L，總的溶液pH=l.6。
[0038]將表面光滑的鋁箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里30s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0039]采用此鋁箔與未處理的鋁箔作為集流體制作疊片式超級(jí)電容器。制作完成后檢測其導(dǎo)電性能來驗(yàn)證實(shí)施例1的結(jié)論，所的結(jié)論一樣。
[0040]實(shí)施例4
[0041]對(duì)于處理前的鋁箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見顆粒處理掉。
[0042]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的62g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為220g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:6g/L，氟鋯酸鉀:4.9g/L，氟化鈉:3.6g/L，鐵氰化鉀:5g/L，硼酸:3g/L，表面活性劑:5mg/L，總的溶液pH=l.4。
[0043]將表面光滑的鋁箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里60s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中1.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0044]采用此鋁箔與未處理的鋁箔作為集流體制作疊片式超級(jí)電容器。制作完成后檢測其循環(huán)性能下降比率，來驗(yàn)證實(shí)施例2的結(jié)論，所的結(jié)論一樣。
[0045]實(shí)施例5
[0046]對(duì)于處理前的鋁箔需用抹布擦拭其表面，將存有的可見顆粒處理掉。
[0047]準(zhǔn)備7個(gè)0.5mX3mX0.2m的玻璃槽(底面積是1.5m2)，在室溫20°C下。第一個(gè)玻璃槽裝IOcm深的60g/L的NaOH的溶液；第二個(gè)裝深0.1米，保持55°C的熱去離子水；第三個(gè)、第五和第七個(gè)都裝0.15米深的去離子水；第四個(gè)裝0.1深的硝酸，濃度為300g/L ;第六個(gè)裝0.1米深的轉(zhuǎn)化處理溶液，其組成三氧化鉻:4.8g/L，氟鋯酸鉀:5g/L，氟化鈉:4g/L，鐵氰化鉀:4.6g/L，硼酸:2.2g/L，表面活性劑:10mg/L，總的溶液pH=3.8。
[0048]將表面光滑的鋁箔首先浸泡在第一個(gè)玻璃槽的溶液里20s的時(shí)間，轉(zhuǎn)移到第二個(gè)玻璃槽中用55°C熱去離子水浸泡30s，接著在第三個(gè)玻璃槽中用去離子水浸泡35s，然后浸泡在第四個(gè)玻璃槽中的溶液里50s,再用第五個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡35s,最后浸泡在第六個(gè)玻璃槽中2.5min，再用第七個(gè)玻璃槽中的去離子水浸泡40s，取出并在室溫下干燥8小時(shí)。
[0049]采用此鋁箔與未處理的鋁箔作為集流體制作疊片式超級(jí)電容器。制作完成后檢測其循環(huán)性能下降比率，來驗(yàn)證實(shí)施例2的結(jié)論，所得結(jié)果一樣。
【權(quán)利要求】
1.一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其步驟如下: 1)將鋁箔浸泡在堿溶液中，浸泡的時(shí)間為30?90s； 2)將鋁箔取出，然后在熱去離子水中浸泡，取出后，再在室溫下浸泡在去離子水中； 3)將鋁箔取出，然后浸泡在硝酸溶液中，浸泡的時(shí)間是30?60s，取出后浸泡在去離子水中； 4)將鋁箔取出，然后浸泡在轉(zhuǎn)化溶液中，浸泡的時(shí)間為90?150s，取出后用去離子水浸泡，最后于室溫下干燥6?8小時(shí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理。 轉(zhuǎn)化液組成為三氧化鉻4?6g/L，氟鋯酸鉀3?5g/L，氟化鈉2?4g/L，鐵氰化鉀2?5g/L,硼酸1.2?3g/L，表面活性劑4?10mg/L，轉(zhuǎn)化液的pH值在1.4?3.8的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其特征在于:堿溶液為NaOH溶液，其濃度為60?70g/L。
3.如權(quán)利要求1所述的一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其特征在于:硝酸溶液濃度為250?300g/L。
4.如權(quán)利要求1所述的一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其特征在于:熱水溫度為50?60°C。
5.如權(quán)利要求1所述的一種超級(jí)電容器集流體鋁箔的表面氧化處理方法，其特征在于:在去離子水中的浸泡時(shí)間為20?50s。
【文檔編號(hào)】H01G11/66GK103617894SQ201310627058
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】韓煒, 席云龍, 劉喜龍, 康書文, 周亮 申請(qǐng)人:長春吉大科諾科技有限責(zé)任公司