[发明专利]用于超级电容电池的Ni/C负极浆料及负极极片制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超级电容电池的Ni/C负极浆料及负极极片的制备方法，属于电容器技术领域。

背景技术

超级电容电池的常用负极活性材料为储氢合金粉末，随着充放电循环的不断进行，会出现活性材料的利用率降低，使电池内阻升高、充放电循环性能变差，因此制备一种具有高安全性、活性物质利用率高、能量密度大、功能密度高的负极材料对于超级电容电池来说是至关重要的，另外，为了具有更广泛的应用环境，超级电容电池需要具有良好的高低温放电性能。

因此，如何采用简单、容易控制的工艺生产制备出负极材料，对超级电容电池的发展与应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种工艺方法简单、具有良好的浸润效果、活性物质利用率高、能量密度大、功率密度高、提高了储能器件循环寿命和稳定性、具有良好的高低温放电性能的用于超级电容电池的Ni/C负极浆料及其负极极片制备方法。

本发明提出的一种用于超级电容电池的Ni/C负极浆料及其负极极片制备方法，具体步骤如下：

（1）浆料制备

将去离子水与分散剂、粘结剂A搅拌均匀，搅拌0.5h~1h，加入改性高比表面功能化活性炭浆料与之混合搅拌，搅拌1h~2h，转入球磨机中球磨0.5h~1h，再转入真空搅拌机中搅拌，加入负极活性物质，真空搅拌2h~4h，加入导电剂、氧化铈、粘结剂B后，搅拌2h~3h，产物通过100目~150目筛网，获得Ni/C超级电容电池负极材料浆料；

（2）拉浆

通过拉浆机将步骤（1）获得的材料浆料均匀分布在泡沫镍(或冲孔镀镍钢带)集流体上，拉浆炉的干燥温度设置85℃、90℃、95℃、90℃、85℃，升温速度5℃/min，各温区有效烘烤段长0.8m，拉浆速度控制1m/min~3m/min，预压成厚度为0.5mm~0.55mm，裁剪，获得Ni-C超级电容电池负极极片带；

（3）表面侵胶

将步骤（1）中获得负极浆料放置于侵胶槽中，使步骤（2）中获得的极片带匀速通过侵胶槽，速度为1 m/min ~3m/min，极片表面浸入改性高比表面功能化活性炭浆料，浆料在重力作用下进入极片带表面的孔洞之中，再经过干燥箱进行干燥，干燥温度为80℃、85℃、80℃，预压成0.6mm~0.7mm厚，升温速度5℃/min，各温区有效烘烤段长1m，按照电池尺寸要求切片，即可获得超级电容电池的Ni/C负极极片。

本发明中，步骤（1）中所述的分散剂为聚乙烯醇或十六烷基三甲基溴化铵。

本发明中，步骤（1）中所述的粘结剂A为羧甲基纤维素、甲基纤维素或羧丙基甲基纤维素中任一种。

本发明中，步骤（1）中所述的改性高比表面活功能化性炭材料浆料的组成包含有高比表面活性炭、ZnO和MnO₂，其比例为7:0.5:2.5或6:1:3，粒径为10μm~30μm，比表面积为1200m²/g~1800m²/g，孔径分布为3nm~10nm，比重为0.75g/cm³~0.9g/cm³。

本发明中，步骤（1）中所述的负极活性物质为储氢合金粉AB2型或储氢合金粉AB5型。

本发明中，步骤（1）中所述的导电剂为乙炔黑、石墨烯、导电石墨中任一种或多种。

本发明中，步骤（1）中所述的粘结剂B为氯丁橡胶、聚四氟乙烯或LA132中任一种。

本发明中，步骤（2）中所述的集流体为冲孔镀镍钢带或泡沫镍。

本发明中，步骤（3）中所述负极浆料组成包含：

10wt%~35wt%的改性高比表面活性炭材料浆料；

20wt%~75wt%的负极活性物质；

1wt%~20wt%的导电剂；

1wt%~10wt%的粘结剂；

余量为去离子水。

本发明的有益效果：

(1)本发明制备的超级电容电池负极极片含有改性高比表面功能化活性炭材料，比表面积达到了1200m²/g~1800m²/g，孔径分布为3nm~10nm，对电解液具有良好的浸润效果，与之相应对的正极形成NiO/C不对称超级电容，活性物质利用率高，提高了储能器件循环寿命和稳定性，增强了储能器件电荷吸收能力，具有能量密度大，功能密度高的优点；