[发明专利]无金属集流体的自支撑超级电容器

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种电容器，具体涉及一种无金属集流体的自支撑超级电容器。

[背景技术]

碳纳米管(CarbonNanotubes,CNTs)是一种由石墨片层卷曲构成的管状碳材 料，其具有很高的比表面积、良好的导电性和化学稳定性,是目前被广泛认可的 理想电容器电极材料之一。碳纳米管巴基纸(Buckypaper)是一种基于碳管间的范 德华力而形成的具有特殊自支撑结构的薄膜，但其机械性和柔韧性要远远优于 普通的CNTs薄膜，这使得巴基纸成为近年来的研究热点之一。

现有的超级电容器极片普遍采用铜箔或铝箔作为集流体，活性物质采用涂 覆的方式附着在集流体上，这往往使得器件的质量比容量降低。而且有些电解 液在使用过程中会造成铜箔的腐蚀或溶解使得器件发生其他副反应，影响性能。 巴基纸具有良好的导电性能、极低的内阻和一定的存储电荷容量，目前在聚合 物/巴基纸和金属氧化物/巴基纸复合电极材料方面已经进行了很多的研究，但直 接使用巴基纸作为无集流体自支撑电极的研究还未见报道。

[发明内容]

本发明提供一种无金属集流体的自支撑超级电容器。该发明采用巴基纸作 为电极，其具有很高的导电性，同时可以作为电极活性材料吸附电解质离子， 因此可以不需依靠金属集流体而具有很小的电阻值，减轻了器件的质量，大大 提高器件的比容量，是一种柔性超级电容器的良好选择。

为了实现上述目的，提供一种无金属集流体的自支撑超级电容器，正、负 极片均采用巴基纸作为活性材料，正、负极片的质量比为(1.0-1.3)：1，在正、 负极片上分别涂上导电胶粘剂并小心地引出极耳，按照正极-隔膜-负极的顺序组 装成超级电容器电芯，最后注入电解液并封装制备成超级电容器单体。

所述述超级电容器中采用的巴基纸的制备方法为：将碳纳米管、分散剂和 溶剂进行混合搅拌一段时间，接着将上述搅拌后的混合物超声处理30-60min。将 超声后的浊液置于布氏漏斗中，先静置24-72h使得固体均匀自由沉降，随后进行 抽滤、烘干制备得到巴基纸。注意在液体即将全部抽完之前，降低抽滤强度， 防止巴基纸开裂。

所述超级电容器采用的电解液为电解质和溶剂组成，电解质为四乙基氟硼 酸铵或三乙基一甲基四氟硼酸铵盐等季铵盐，溶剂为乙腈、碳酸丙烯酯、碳酸 二甲酯、碳酸甲乙酯等中的一种或几种的混合物。

优选地，所述电解质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙烯酯的混合 物。

优选地，所述电解液溶剂中乙腈的比例为60-70vol.％。

优选地，所述正负极片的质量比为1.1-1.2:1。

优选地，所述巴基纸的面密度为120-200g/m²。

优选地，所述导电胶粘剂为导电银胶。

优选地，所述极耳为轻质铜极耳。

本发明的超级电容器制作简单、内阻小、充放电效率高、省却了金属集流 体占有的空间和质量，该元器件可广泛应用于电子行业中。

[附图说明]

图1本发明的结构示意图。

图中1.极耳2.隔膜3.导电胶4.巴基纸

[具体实施方式]

以下，结合实施例和附图对于本发明做进一步说明，实施例和附图仅用于 解释说明而不用于限定本发明的保护范围。

实施例1

本实施例的超级电容器由正负极片、隔膜、电解液、极耳等组成。其中， 正负极片均为面密度为160g/m²的巴基纸，正、负极片的质量比为1.2：1；在 巴基纸的末端均匀地涂覆薄层导电银胶，小心的将轻质铜极耳粘到巴基纸极片 上；隔膜为纸隔膜；电解液中的溶质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙 烯酯的混合物，其中乙腈的比例为60vol.％。将上述各电容器的组成部分组装成 软包装超级电容器单体，外壳为铝塑膜。

实施例2

本实施例的超级电容器由正负极片、隔膜、电解液、极耳等组成。其中， 正负极片均为面密度为160g/m²的巴基纸，正、负极片的质量比为1.1：1；在 巴基纸的末端均匀地涂覆薄层导电银胶，小心的将轻质铜极耳粘到巴基纸极片 上；隔膜为纸隔膜；电解液中的溶质为四乙基氟硼酸铵，溶剂为乙腈和碳酸丙 烯酯的混合物，其中乙腈的比例为60vol.％。将上述各电容器的组成部分组装成 软包装超级电容器单体，外壳为铝塑膜。