[发明专利]一种氟改性活性炭电极表面复合处理方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氟改性活性炭电极表面复合处理方法及其应用，向分散剂中加入粘结剂、导电剂和活性炭，磁力搅拌至粘结剂溶解得到混合浆料；将混合浆料进行球磨处理得到电极浆料；将电极浆料涂覆在涂碳铝箔上，依次进行鼓风干燥和真空干燥至溶剂烘干，得到电极片；采用低温等离子体技术对电极片表面进行处理；采用原子层沉积技术在表面处理后的电极片上沉积厚度1～10nm的金属氧化物，得到复合处理的氟改性活性炭电极。本发明方法简单、高效、快速，可批量制备高能量密度活性炭电极超级电容器，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种氟改性活性炭电极表面复合处理方法及其应用。

背景技术

目前，对称电极双电层电容器主要使用高比表面积碳材料活性炭。然而，双电层超级电容器的能量密度远低于二次电池，难以满足大型动力设备和电动汽车等负载对能量的需求，超级电容器的使用场景受到了极大的限制。因此，提高超级电容器能量密度的研究尤为重要。根据，增大电极材料的比电容和扩宽超级电容器的电压窗口皆可以提高其能量密度。

低温等离子体技术是一种利用射频电源激发低温等离子体的化学处理方法。低温等离子体在反应过程中对前驱体的破坏作用较小，在催化、电子器件等领域得到广泛应用。

原子层沉积是一种将前驱体气体和反应气体以脉冲方式注入反应腔体，在基底表面发生化学吸附并进行反应，将物质以单分子膜的形式镀在基底表面的方法。原子层沉积的表面反应过程具有自限制性，反应的进程受限于前驱体或活化剂的剂量，当这两种物质消耗殆尽时反应自动停止。由于反应的自限制性原子层沉积具有反应周期数、薄膜沉积厚度可控，能在较低温度下进行材料处理等优点。该技术目前主要被应用在晶体管材料制备、储能器件和催化等领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种氟改性活性炭电极表面复合处理方法及其应用，有效提升电极材料的比电容；并且金属氧化物层可以增加电极对电解液的浸润性，提升超级电容器的倍率性能。

本发明采用以下技术方案：

一种氟改性活性炭电极表面复合处理方法，包括以下步骤：

S1、向分散剂中加入粘结剂、导电剂和活性炭，磁力搅拌至粘结剂溶解得到混合浆料；

S2、将步骤S1所得混合浆料进行球磨处理得到电极浆料；

S3、将步骤S2所得电极浆料涂覆在涂碳铝箔上，依次进行鼓风干燥和真空干燥至溶剂烘干，得到电极片；

S4、采用低温等离子体技术对步骤S3所得电极片表面进行处理；

S5、采用原子层沉积技术在步骤S4表面处理后的电极片上沉积厚度1～10nm的金属氧化物，得到复合处理的氟改性活性炭电极。

具体的，步骤S1中，分散剂与粘结剂的质量比为(3～6):1；活性炭、导电剂与粘结剂的质量比为(6～9):(0.5～2)(0.5～2)。

进一步的，分散剂为N-甲基吡咯烷酮，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、丁苯橡胶中的一种或几种的混合；导电剂为石墨烯、Super P、科琴黑或碳纳米管中的一种。

具体的，步骤S1中，先将粘结剂加入分散剂中，控制搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为1～3h；然后在室温条件下加入导电剂和活性炭，控制搅拌速度为300～500r/min，搅拌时间为12～15h。

具体的，步骤S2中，球磨处理的时间为2～10min，球磨处理的振动频率为30～150Hz。

具体的，步骤S3中，涂碳铝箔上涂覆的电极浆料厚度为50～200μm。