[发明专利]一种柔性超级电容器及其电极、隔膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性超级电容器及其电极、隔膜的制备方法，所述方法通过设计电极及隔膜的尺寸并定制成型模具，分别将凝胶态电极混料及凝胶态隔膜混料装入成型模具中，从成型模具的一侧推挤凝胶态物料，待凝胶态物料从另一侧挤出固定厚度后，用裁刀将固定挤出厚度的凝胶态物料切片，得到柔性电极及柔性隔膜，然后将柔性电极和柔性隔膜叠片组装形成电容器电芯，再将电容器电芯干燥并封装后，获得所述柔性超级电容。本发明上述方法避免了柔性电极及柔性隔膜在裁切过程中的切边损失；且柔性电极张力强度好、形变率高、电导率高；柔性隔膜弹性好、拉伸强度大、形变率高；柔性超级电容器产品生产效率高、弯曲性能好、电化学窗口宽。

技术领域

本发明涉及储能技术领域，特别是涉及一种柔性超级电容器及其电极、隔膜的制备方法。

背景技术

在批量生产超级电容器用炭电极的传统工艺中，如日本专利JP2010171346A所述，通常采用先将活性物质、导电剂、粘结剂在溶剂中均匀混合形成浆料，再将配好的浆料依次经涂布、干燥和辊压工序，即可得到电极。由于电极内含有金属集流体，因此电极的柔韧性受到金属硬度的限制，并且在使用这样的电极时，需要将电极裁切成符合设计要求的尺寸，在裁切过程中，不可避免会产生边料损失，造成浪费。此外，用这样的电极与隔膜组装成超级电容器单体时，需要将电芯浸渍电解液。

此外，中国专利CN101894676B提供了另外一种超级电容器电极片用膜片的制备工艺，具体工艺流程如下：(1)将炭黑与线性低密度聚乙烯按比例混合，在第一挤出机中挤出造粒，获得炭黑母粒；(2)将活性炭粉与线性低密度聚乙烯按比例混合，在第二挤出机挤出造粒，获得活性炭母粒；(3)将炭黑母粒和活性炭母粒与高密度聚乙烯按比例进行混合，在第三挤出机挤出中由炭黑母粒、活性炭母粒、以及聚乙烯构成的膏坯；(4)膏坯在固化器中移动并从外到内冷却固化，以使膏坯从固化器中移出时形成外为坯壳内为膏状的软芯坯料；(5)由软芯压下辊组对坯料进行软芯压下，以获得半成品板料；(6)通过剪切机将半成品板料定尺剪切及切边；(7)定尺剪切及切边后的半成品板料进入加热保温装置中加热保温；(8)将加热保温后的半成品板料送入精轧机组进行精轧，以获得片材；(9)将精轧后的片材输送至冷却装置中，进行冷却，以形成成品膜片；(10)将成品膜片经卷取机收集卷曲。该工艺中，由于在膜片的制备工艺中半成品板料需经定尺剪切及切边后才能进入后续工序，因此也不可避免地产生了边料损失，造成浪费。同样地，用这样的电极片与隔膜组装成超级电容器单体时，需要将电芯浸渍电解液。

再如公开号为CN107275118A的中国专利申请所述，发明人公开了一种耐高温隔膜及其在超级电容器方面的应用。这种耐高温隔膜由两类主料及一类辅料构成，其中两类主料分别为无机陶瓷材料及高分子粘结材料，辅料选自聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。在将这些材料制备成隔膜时，需要先将两类主料、辅料及适量溶剂充分混合成混合物，再将混合物辊压后得到耐高温隔膜。同样地，在使用这样的隔膜时，需要将隔膜裁切成符合设计要求的尺寸，在裁切过程中，不可避免会产生边料损失，造成浪费。并且用这样的隔膜与电极组装成超级电容器单体时，需要将电芯浸渍电解液。

可见，虽然现有技术中披露了超级电容器的不同制备方法，但电极和/或隔膜均存在因裁切而导致的边料损失问题，造成材料浪费，成本增加。并且将电极和/或隔膜组装成超级电容器单体时，需要将电芯浸渍电解液，导致单体组装工序增加，降低了单体生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供一种柔性超级电容器及其电极、隔膜的制备方法，所述方法通过设计电极及隔膜的尺寸并定制成型模具，分别将凝胶态电极混料及凝胶态隔膜混料装入成型模具中，从成型模具的一侧推挤凝胶态物料，待凝胶态物料从另一侧挤出固定厚度后，用裁刀将固定挤出厚度的凝胶态物料切片，得到柔性电极及柔性隔膜，从而避免了柔性电极及柔性隔膜在裁切过程中的切边损失。将这样的柔性电极及柔性隔膜组装成柔性超级电容器单体时，由于柔性电极及柔性隔膜中本身含有聚合物电解质，因此不需要对电芯注液以及电解液发生凝胶化工序，提高了单体组装效率。