[发明专利]一种基于卷对卷印刷技术制备超级电容器电极的方法

说明书

本发明公开了一种基于卷对卷印刷技术制备超级电容器电极的方法；通过卷对卷印刷工艺技术，以银纳米线作为导电剂，与粘结剂和活性物质混合配制成浆料，以泡沫镍为集流体制备成电极极片，结合隔膜和电解液，组装成超级电容器；该超级电容器的卷对卷印刷技术制备方法具有快速高效、性能优异、连续性好、能大面积生产等优点，在工业生产和实际应用中具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明涉及一种超级电容器电极的制备方法，属于超级电容器制造技术领域。

背景技术

超级电容器，又称电化学电容器，是一种介于传统电容器和二次电池之间的新型的绿色储能装置，具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、工作温度范围宽、安全、无污染等特点，在电动汽车、航空航天、能源存储、工业节能系统等诸多领域中具有广阔的应用前景。

在现有的制备超级电容器电极技术中，刮涂法、辊压法和滴涂法是制备超级电容器电极的常用方法。而实际工业生产中，这些方法会对原材料造成极大的浪费，也不适合大规模、大面积、连续化生产。卷对卷印刷技术是指通过成卷连续的方式进行印刷的工艺技术，集清洗、印刷和烘干等单元一起，通过控制基底走速、烘箱温度等，能在柔性基底上制备均一的薄膜。本发明结合卷对卷印刷技术的大规模、大面积、连续化的生产特点，利用活性炭、碳纳米管和石墨烯的高导电性能，开发了一种在柔性基底上制备性能良好的超级电容器电极的方法。该方法在今后的实际生产中，可以实现对人力、物力、财力等资源的充分利用，提高生产效率，降低生产成本，是未来柔性超级电容器产业化中最有应用潜力的技术。

发明内容

本发明所述的一种基于卷对卷印刷技术制备超级电容器电极的方法，基于聚偏氟乙烯 (PVDF)、银纳米线和活性物质配制的电极浆料，应用卷对卷印刷技术在柔性基底上制备出厚度均匀可控的预制电极，然后利用转移法将活性物质转移至泡沫镍集流体上，分切成电极极片后可直接应用于超级电容器；

上述卷对卷印刷技术是指卷对卷凹版印刷或卷对卷微凹版印刷或卷对卷狭缝涂布工艺，印刷成膜速度为0.1米/分钟到100米/分钟，涂速比为90％到360％，干燥温度为60度到100 度，干燥时间为30分钟到1小时。采用上述工艺，可以通过调控涂速比或垫片厚度制备不同厚度的均匀薄膜电极，而且卷对卷印刷操作简单，成膜速度快。

上述柔性基底为金属铝箔或铜箔或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺(PI)。采用柔性基底可有效地结合卷对卷大面积印刷，提高生产效率。

上述转移技术是将卷对卷印刷的预制电极与泡沫镍集流体完全贴合后，施加2MPa到20 MPa之间的压力，将活性物质从柔性基底上完全转移到泡沫镍集流体上。

本发明所述的一种基于卷对卷印刷技术制备超级电容器电极的方法，所述活性物质为经70度到100度干燥处理的活性炭或碳纳米管或石墨烯中的一种或几种混合物。上述活性物质均具有良好的导电性，较高的比表面积以及较低的成本，是超级电容器理想的电极材料。

本发明所述的一种基于卷对卷印刷技术制备超级电容器电极的方法，所述电极浆料是 PVDF：活性物质按质量比1：9混合形成10到50mg/ml的溶液，再加入质量比为2％到4％银纳米线搅拌均匀后得到的浆料。采用上述配比，并通过加热、搅拌等方式，有利于粘结剂、活性物质和导电剂充分互溶，以保证在电极制备过程中形成致密均匀的薄膜。

附图说明

【图1】微凹版印刷工作原理图及印刷进行时实物图

【图2】实施例1中制备的电极在不同放大倍数下的扫描电镜图

【图3】实施例1中制备的电极的电化学性能：a图为充放电曲线，b图为不同扫描速度下的循环伏安曲线，c图为交流阻抗曲线，d图为经过5000次循环后比容量的保留率

具体实施方式与实施例