[发明专利]有机型超级电容器电极极片制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电极极片的制作，属于化学电源技术领域。

背景技术

超级电容器（Ultracapacitor）又叫双电层电容器(Electrical Doule-Layer Capacitor)，通过电极活性物质--—高比表面积活性炭来储能，在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为如此，超级电容器可以反复充放电数十万次。 超级电容器活性炭庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有大得惊人的静电容量，这也是其“超级”所在。其容量远超过普通电容器的微法、皮法级，单只电容可达到几法、几百法、几千法。储能角度已接近电池的数量级。和电池相比，过充、过放都不对其寿命构成负面影响；不含铅、镉、汞等重金属，是一种绿色环保能源。

近年来电动汽车、风力发电等领域对大功率、长寿命电源的需求，促进了大容量超级电容器的发展，对超级电容器性能要求也越来越高。目前超级电容器成本依然很高，其中广泛采用的集流体腐蚀铝箔占据了原料成本的较大比重，同时由于铝箔经腐蚀工艺后降低了机械性能，使得其在自动涂布机生产中极易断裂，影响生产的连续化进行。

发明内容

本发明的目的是克服现有极片制作中采用腐蚀铝箔带来的不足，提供一种有机型超级电容器电极极片制作方法，用普通铝箔代替腐蚀铝箔，能有效减低成本，提高极片导电性能和生产的可操作性。

本发明的技术方案是：有机型超级电容器电极极片制作方法，包括活性物浆料涂布，其改进之处在于先在铝箔上进行涂布预处理，然后再进行活性物浆料涂布，其步骤为：首先制作铝箔预处理涂料，将水性粘结剂加入去离子水中，常温下搅拌均匀；然后加入导电剂、碳纳米管、无水乙醇和羧甲基纤维素钠，高速搅拌分散1h～24h制得涂料；涂料中各组分的质量百分比为：乙醇1～5%，碳纳米管0.1～1%，羧甲基纤维素钠0.1～5%，水性粘结剂1～10%，导电剂20～40%，其余为去离子水；将制好的预处理涂料采用涂布工艺均匀涂在铝箔上，放入烘箱烘干，烘箱温度为60～120℃，烘干时间1min～10min；再将活性物浆料涂布在已预处理的铝箔上，烘干后制得电极极片。

进一步的方案是：预处理采用的水性粘结剂为丙烯酸树脂乳液、醋酸乙烯酯共聚物、乙烯醋酸乙烯乳液、苯乙烯-丁二烯橡胶乳液、氯丁橡胶乳液中的一种或几种混合物；预处理采用的导电剂为天然石墨、球形石墨、碳纤维中的一种或几种混合物；活性物浆料中含有与预处理涂料相同的导电剂或导电剂混合物，其含量为活性炭质量的0.1～10%；预处理涂层的厚度为0.1～10μm。

通过预处理工艺在普通铝箔光滑的表面粘附了一层导电剂和粘结剂，提高了铝箔表面导电性能和粘接性能，使得后续涂布上去的活性物质与集流体之间牢牢结合，避免发生漏箔 、掉粉等现象。碳纳米管是近年来发展起来的一种新型碳材料，作为一种纳米材料，其硬度与金刚石相当，同时拥有良好的柔韧性，具有优异的力学、电学和化学性能。前处理涂层中加入碳纳米管后明显改善铝箔的综合性能，虽然目前价格较高，但仅在铝箔预处理使用，总的用量低，成本增加很少。

活性物浆料可采用现有工艺制作，进一步改进之处是在原有配方基础上增加了与预处理相同的导电剂，该导电剂可在混料和膏时与活性炭一同加入。

由于铝箔表面没有受到侵蚀，不存在空洞腐蚀孔等结构，普通铝箔强度明显大于相同厚度腐蚀铝箔，也使得在相同工艺条件下，采用更薄的集流体成为可能。

本方法制作的超级电容器电极极片，具有较好的柔韧性，活性物质与集流体粘结紧密，不易掉粉，极片导电性能好，内阻低；同时集流体铝箔价廉易得，极片生产工艺稳定可靠，有效降低超级电容器产品成本，生产中未腐蚀的铝箔不会断裂，提高了生产可操作性。

具体实施方式

实施例1

在10L和膏机上制作铝箔预处理涂料，称量苯乙烯-丁二烯橡胶乳液（SBR）0.5Kg，加入7.2Kg去离子水中，常温下搅拌均匀；然后加入导电剂天然石墨2Kg，无水乙醇0.2Kg、碳纳米管20g、羧甲基纤维素钠0.1kg。，高速搅拌分散2h制得涂料。 

将20微米厚铝箔接入自动化涂布机，从加料口倒入前处理涂料，设置走带速度3.5m/min，通过调节刮刀与涂辊间歇控制控制预处理涂层的厚度为1～2μm。将制好的预处理涂料采用涂布工艺均匀涂在铝箔上。随即铝箔自动进入烘箱烘干，烘箱温度为60℃，烘干时间2min。