[发明专利]一种超级电容器电极的制备工艺

说明书

本发明涉及超级电容器制备技术领域，尤其涉及一种超级电容器电极的制备工艺，本发明创造性地提出降低混合温度，使PTFE螺旋结构稳定性增强，有效抑制PTFE的纤维化，避免发生团聚现象，通过协调混合温度和搅拌转速，显著提高了固态混合物的均匀性和分散性，制备得到的干态炭膜机械强度高，内阻小，功率密度高，循环性能好。该制备工艺操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。

技术领域

本发明涉及超级电容器制备技术领域，尤其涉及一种超级电容器电极的制备工艺。

背景技术

作为新型高效电化学储能装置的超级电容器，在能量密度方面相对于传统电容器提高了几个数量级，优势突出，且具有充放电速率快、工作温度范围宽、循环使用寿命长等优点，有效地弥补了传统储能器件的不足。超级电容器涉及材料、能源、化学、电器件等多个学科，并且成功地广泛应用于城市公共交通、风力发电、重型机械、消费电子类产品以及军工领域，成为了一种具有国家战略性意义新型高科技产业。

目前超级电容器电极生产工艺主要分为湿法混料工艺和两种，由于干法具有环保、生产成本低、内阻小、电化学性能更好，同时避免了水分的引入，可有效防治电极膜片活性物质的剥落等优势受到广泛关注。现有的干法制膜主要是依靠粘结剂聚四氟乙烯(PTFE)大分子的纤维化，将活性炭和导电剂混合包覆成膜。然而制得的干态炭膜的机械强度较低，内阻较大，功率密度较低，循环性能差，进而限制了超级电容器在城市公共交通、风力发电等领域的应用。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本发明提供一种的机械强度高，内阻小，功率密度高，循环性能好的超级电容器电极的制备工艺。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种超级电容器电极的制备工艺，具体包括以下步骤：

步骤a、将活性炭、聚四氟乙烯和导电剂在30～150r/min的搅拌转速下混合得到活性粉料，所述混合的温度为5～15℃；

步骤b、将所述活性粉料研磨得到固态混合物；

步骤c、将所述固态混合物碾压成干态炭膜，粘贴在导电涂层上，经固化得到超级电容器电极。

相比于现有方法，本发明提供的一种超级电容器电极的制备工艺，具有以下优势：

(1)搅拌装置混合腔内物料间的运动摩擦会产生大量的热量，导致温度上升。本发明在研究中发现，当温度升高到一定程度时，PTFE粉体的表面粘度开始逐渐增加，因而使粉体之间出现“抱团”现象。针对这一现象，本发明创造性地提出采用较低的混合温度，使PTFE螺旋结构稳定性增强，且该温度范围保证了搅拌产生的热量不足以改变PTFE螺旋结构的稳定性，从而有效抑制PTFE的纤维化，避免发生团聚现象，同时在该混合温度配合特定搅拌转速，使导电剂在活性炭中的分散性和均匀性大幅提升，实现PTFE、活性炭和导电剂的均匀混合，从而使制备得到的电容器电极具有更小的内阻。本发明通过协调混合温度和搅拌转速，既能满足物料的分散均匀性，同时又能在混合过程中保持分散状态而不发生团聚。

(2)本发明在步骤a的混合过程中，PTFE对活性炭和导电剂只有极小的包覆效果，而在步骤b的研磨过程中则实现了PTFE对活性炭和导电剂的完全包覆，同时，研磨过程还显著提高了固态混合物的均匀性和分散性，因此，该制备工艺制备得到的干态炭膜机械强度高，内阻小，功率密度高，循环性能好。

(3)该制备工艺操作简单，控制方便，生产效率高，生产成本低，可用于大规模生产。

优选地，步骤a中，所述活性炭、聚四氟乙烯和导电剂的质量比为(80～90)：(5～10)：(5～10)。

优选地，步骤a中，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中的至少一种。

优选地，步骤a中，所述混合的时间为2.5～3.5h。