[发明专利]一种提升超级电容器性能的方法

说明书

本发明公开了一种提升超级电容器性能的方法，首先以N‑甲基吡咯烷酮作为溶剂，依次加入PVDF、Super P、活性炭混合制备成浆料涂覆在涂炭铝箔上；然后将经涂覆后的涂炭铝箔先进行普通干燥，再进行真空干燥，最后辊压紧实制成极片；以N,N‑二甲基甲酰胺作为溶剂，PVDF‑HFP，PVP和导电纳米碳材料的混合物作为溶质，然后将溶剂和溶质一起经球磨搅拌制备成浆料，然后涂覆在制备的极片表面；最后将获得的极片进行真空干燥，在极片表面制得一层聚合物薄膜，然后将极片剪裁组装制成表面改性活性炭基超级电容器。本发明有效提升了材料的倍率性能和循环稳定性，制备的超级电容器具有高能量密度。

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种提升超级电容器性能的方法。

背景技术

超级电容器又称电化学电容器，是基于电极和电解质之间形成的界面来存储电能的器件，介于常规电容器和二次电池之间的新型绿色储能器件。超级电容器具有高比电容、工作电压范围广、环境友好、高能量密度和高功率密度等特性，具备传统电容器的高功率输出和二次电池储备电荷的能力。现如今超级电容器已经在电子、通讯、医疗、国防、航空航天等领域得到越来越广泛的应用。超级电容器依靠电解质离子在荷电电极表面形成稳定双电层或者在电极二维或三维空间发生吸脱附而储能，具有功率密度高、循环寿命长、可以实现快速充放电等优点，在电化学储能领域备受瞩目。

为了提升活性炭双电层超级电容器的电极材料性能，研究人员通常对电极材料进行表面改性，例如等离子法处理或硝酸处理活性炭材料使其表面带含氧官能团，还有通过有机溶剂的浸泡，过渡金属氧化物粒子在材料表面进行沉积将材料进行改性等。这些方法都是在活性材料上进行表面改性，很少有文章报道在超级电容器电极片进行改性。在成熟的活性炭电极材料表面进行表面改性是一种有效并且简易的方法，不仅可以直接在活性炭超级电容器的基础上提升材料的电化学性能，同时改性薄膜不会影响电极的整体厚度和体积，对实现大规模生产改性超级电容器电极有着指导性作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提升超级电容器性能的方法，有效提升了材料的倍率性能和循环稳定性，制备的超级电容器具有高能量密度。

本发明所采用的技术方案是，一种提升超级电容器性能的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、以N-甲基吡咯烷酮作为溶剂，依次加入PVDF、Super P、活性炭混合制备成浆料涂覆在涂炭铝箔上；

步骤2、将经涂覆后的涂炭铝箔先进行普通干燥，再进行真空干燥，最后辊压紧实制成极片；

步骤3、以N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，PVDF-HFP，PVP和导电纳米碳材料的混合物作为溶质，然后将溶剂和溶质一起经球磨搅拌制备成浆料，然后涂覆在所述步骤2制备的极片表面；

步骤4、将步骤3获得的极片放入鼓风烘箱中烘烤，进行真空干燥，在极片表面制得一层聚合物薄膜，最后将极片剪裁组装制成表面改性活性炭基超级电容器。

本发明的特点还在于，

步骤1中活性炭、Super P和PVDF构成的溶质与N-甲基吡咯烷酮溶剂的比例为1：3～5，活性炭、Super P和PVDF的质量比为(8～7)：(1～2)：1。

步骤1中涂炭铝箔上的涂覆厚度为100～200微米。

步骤2中将经涂覆后的涂炭铝箔进行普通干燥的温度为80～100℃，干燥时间为2～4小时，真空干燥的真空度低于-1MPa，真空干燥的温度70～100℃、真空干燥的时间10～12小时。

步骤3中PVDF-HFP、PVP和导电纳米碳材料构成的溶质与N,N-二甲基甲酰胺溶剂的质量比为1：3～5，PVDF-HFP、PVP和导电纳米碳材料的质量百分比为10％～25％：5％～10％：0.25％～0.75％。