一種混合型超級(jí)電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種電容器，特別設(shè)及一種混合型超級(jí)電容器。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為一種新型的儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器因其在功率密度、大電流充放電和長(zhǎng)期循 環(huán)使用壽命等方面的突出表現(xiàn)，使其成為了國(guó)家重大科技創(chuàng)新、新能源領(lǐng)域的前沿技術(shù)之 一，更被列入到《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》（2002-2020)，具有非常重要的 戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。目前商業(yè)化的超級(jí)電容器主要是基于"雙電層儲(chǔ)能機(jī)理"的炭-炭 雙電層電容器，盡管該系列電容器在功率密度和循環(huán)使用壽命方面具有突出的表現(xiàn)，但是 能量密度偏低的缺點(diǎn)卻限制了其廣泛應(yīng)用。為此，大量的研究人員開始探討結(jié)合裡離子電 池電極材料從而在保證功率密度的前提下顯著提升產(chǎn)品的能量密度，如裡離子電容器。在 眾多負(fù)極材料中，尖晶石型鐵酸裡因?yàn)榫哂?零應(yīng)變"、比容量大、充放電效率高、抗過充性 能好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，使得其成為一種性能優(yōu)異的新型電池電容材料，在動(dòng)力型裡離子電 池與超級(jí)電容器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，受制于合適正負(fù)電極材料的選取問題，使 得該新型混合型超級(jí)電容器的研究與應(yīng)用受到了很大程度的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種混合型超級(jí)電容器，具有能快速充放電，高比能量的 特點(diǎn)，它容量更高、循環(huán)穩(wěn)定性更長(zhǎng)。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是；
[0005] 一種混合型超級(jí)電容器，包括正極侶巧片、負(fù)極侶巧片、電解液和隔膜，所述正極 侶巧片正反兩面均涂布有正極材料，所述負(fù)極侶巧片正反兩面均涂布有負(fù)極材料，所述正 極材料由W下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成；85-92%的活性炭、4-10%的導(dǎo)電劑、1-2%的 分散劑和3-10%的粘結(jié)劑；所述負(fù)極材料由W下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成；80-92% 的鐵酸裡/石墨締復(fù)合材料、4-10%的導(dǎo)電劑和4-10%的粘結(jié)劑。
[0006] 作為優(yōu)選，所述活性炭的比表面積大于1500m2/g，表面官能團(tuán)含量在0. 5meq/gW 下，平均粒徑在8-10ym。控制活性炭該些參數(shù)的目的是在保證電容器正極容量的同時(shí)降低 電容器的漏電流、提高活性炭材料的電極密度。作為優(yōu)選，所述活性炭是W挪殼或針狀焦為 前驅(qū)體的活性炭。
[0007] 作為優(yōu)選，所述鐵酸裡/石墨締復(fù)合材料中石墨締添加量為鐵酸裡的5-25%。該 樣能保證負(fù)極材料中容量的同時(shí)提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性，過量的石墨締不利于鐵酸裡電極 材料的制備。
[000引作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨締中的一種或幾種。作為優(yōu)選， 所述粘結(jié)劑為聚偏氣己締、了苯橡膠、聚四氣己締中的一種或幾種。
[0009] 作為優(yōu)選，所述分散劑為哲甲基纖維素鋼或海藻酸鋼。
[0010] 作為優(yōu)選，所述哲甲基纖維素鋼的粘度小于300CPS。該樣容易實(shí)現(xiàn)對(duì)炭黑、活性物 質(zhì)的分散，粘度過高時(shí)攬拌過程容易產(chǎn)熱最終破壞粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的制備方法步驟 為：
[0011] (1)將活性炭、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑加入去離子水中，經(jīng)真空高速攬拌后形成 正極漿料，將正極漿料均勻涂布在正極侶巧片的正反兩面上，經(jīng)干燥、礙壓、沖切后獲得正 極極片；
[001引 似將鐵酸裡/石墨締復(fù)合材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑加入N-甲基化咯燒酬中，真空高 速攬拌后形成負(fù)極漿料，將負(fù)極漿料均勻涂布在負(fù)極侶巧片的正反兩面上，經(jīng)干燥、礙壓、 沖切后獲得負(fù)極極片；
[0013] (3)正極極片、隔膜及負(fù)極極片組合疊片后獲得電巧，將電巧置于外殼中，注入電 解液，封裝后獲得混合型超級(jí)電容器。
[0014] 作為優(yōu)選，正極極片厚度為120-250ym，負(fù)極極片厚度為50-90ym。
[0015] 作為優(yōu)選，所述電巧結(jié)構(gòu)中，正極極片的活性物質(zhì)活性炭：負(fù)極極片的活性物質(zhì)鐵 酸裡/石墨締復(fù)合材料的質(zhì)量比為2-8:1 (正極活性物質(zhì)含量過低時(shí)不能充分發(fā)揮負(fù)極材 料的理論容量，正極活性物質(zhì)含量過高時(shí)則容易造成極片過厚，最終影響產(chǎn)品的循環(huán)穩(wěn)定 性）。優(yōu)選正極極片的活性物質(zhì)活性炭；負(fù)極極片的活性物質(zhì)鐵酸裡/石墨締復(fù)合材料的 質(zhì)量比為3-5:1。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是；通過優(yōu)化不同正負(fù)電極材料的選取，從而獲得容量更高、循 環(huán)穩(wěn)定性更長(zhǎng)的新型混合型超級(jí)電容器。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明功率密度和能量密度的Ragone圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說(shuō)明。
[0019] 本發(fā)明中，若非特指，所采用的原料和設(shè)備等均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本領(lǐng)域常用的。 下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。
[0020] 本發(fā)明所使用的正極活性材料（活性炭，市售）規(guī)格型號(hào)為；AC-1，AC-2,AC-3， AC-4,而負(fù)極活性材料（鐵酸裡/石墨締復(fù)合材料，制備方法參見CN102569769B發(fā)明專利 公開的內(nèi)容）規(guī)格型號(hào)為；LT0-1，LT0-2,LT0-3,LT0-4,具體材料的性能參數(shù)指標(biāo)如表1和 表2所示。
[0021] 表1 ;正極活性炭主要性能參數(shù)
[0022]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混合型超級(jí)電容器，包括正極鋁箔片、負(fù)極鋁箔片、電解液和隔膜，其特征在于： 所述正極鋁箔片正反兩面均涂布有正極材料，所述負(fù)極鋁箔片正反兩面均涂布有負(fù)極材 料，所述正極材料由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：85-92%的活性炭、4-10%的導(dǎo)電 劑、1-2%的分散劑和3-10%的粘結(jié)劑；所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制 成：80-92%的鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料、4-10%的導(dǎo)電劑和4-10%的粘結(jié)劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述活性炭的比表面 積大于1500m2/g，表面官能團(tuán)含量在0. 5meq/g以下，平均粒徑在8-10ym。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述鈦酸鋰/石墨烯 復(fù)合材料中石墨烯添加量為鈦酸鋰的5-25%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述導(dǎo)電劑 為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述粘結(jié)劑 為聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、聚四氟乙烯中的一種或幾種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述分散劑 為羥甲基纖維素鈉或海藻酸鈉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述羥甲基纖維素鈉 的粘度小于300cps。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：其制備方法 步驟為： (1) 將活性炭、導(dǎo)電劑、分散劑和粘結(jié)劑加入去離子水中，經(jīng)真空高速攪拌后形成正極 漿料，將正極漿料均勻涂布在正極鋁箔片的正反兩面上，經(jīng)干燥、碾壓、沖切后獲得正極極 片； (2) 將鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑加入N-甲基吡咯烷酮中，真空高速攪 拌后形成負(fù)極漿料，將負(fù)極漿料均勻涂布在負(fù)極鋁箔片的正反兩面上，經(jīng)干燥、碾壓、沖切 后獲得負(fù)極極片； (3) 正極極片、隔膜及負(fù)極極片組合疊片后獲得電芯，將電芯置于外殼中，注入電解液， 封裝后獲得混合型超級(jí)電容器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：正極極片厚度為 120-250ym，負(fù)極極片厚度為50-90ym。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種混合型超級(jí)電容器，其特征在于：所述電芯結(jié)構(gòu)中， 正極極片的活性物質(zhì)活性炭：負(fù)極極片的活性物質(zhì)鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料的質(zhì)量比為 2-8:1〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合型超級(jí)電容器，包括正極鋁箔片、負(fù)極鋁箔片、電解液和隔膜，所述正極鋁箔片正反兩面均涂布有正極材料，所述負(fù)極鋁箔片正反兩面均涂布有負(fù)極材料，所述正極材料由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：85-92％的活性炭、4-10％的導(dǎo)電劑、1-2％的分散劑和3-10％的粘結(jié)劑；所述負(fù)極材料由以下質(zhì)量百分比計(jì)的組分混合制成：80-92％的鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料、4-10％的導(dǎo)電劑和4-10％的粘結(jié)劑。本發(fā)明具有能快速充放電，高比能量的特點(diǎn)，它容量更高、循環(huán)穩(wěn)定性更長(zhǎng)。
【IPC分類】H01G11-86, H01G11-30, H01G11-04, H01G11-36, H01G11-34, H01G11-84
【公開號(hào)】CN104701024
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410841836
【發(fā)明人】阮殿波, 楊斌, 傅冠生
【申請(qǐng)人】寧波南車新能源科技有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月29日