[发明专利]一种超级电容器、隔膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超级电容器、超级电容器隔膜及制备方法，其中超级电容器隔膜由以下质量百分比原料制得：5‑60%的福寿螺壳粉、12‑65%的三氧化二铝、4‑8%的玉米淀粉、3‑8%的二氧化硅、3‑6%的磷酸钾、5‑10%的三氧化二硼、0.5‑5%的氧化钙以及0.5‑5%的聚乙烯醇。本发明利用福寿螺壳作为原料制得超级电容器隔膜，既实现了福寿螺壳的应用，降低了福寿螺对生态环境的破坏，同时降低了隔膜制备过程中的烧结温度，进一步降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，尤其涉及一种超级电容器、隔膜及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车、智能手机等新型产业的快速发展，对储能器件性能的提升提出了更高要求。超级电容器（Supercapacitors，简称SCs）是一种新型储能器件，其具有快速的充放电能力、长循环寿命和高安全性，弥补了锂离子电池的部分缺陷，是高效储能器件的重点发展对象。提升超级电容器的稳定性和寿命是一个重要研究方向。

超级电容器主要有电极、隔膜、电解液等组成部分。隔膜作为超级电容器的关键材料之一，其结构与性能直接影响超级电容器的比功率、比容量以及循环寿命。常见隔膜材料主要有纤维素纸隔膜、合成高分子聚合物隔膜、静电纺丝隔膜和生物隔膜等。随着电容器的广泛应用，如何制备低成本高性能的隔膜成为亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种超级电容器、超级电容器隔膜及其制备方法，旨在解决现有超级电容器制备成本的问题。

本发明提供了一种超级电容器隔膜，其由以下质量百分比原料制得：5-60%的福寿螺壳粉、12-65%的三氧化二铝、4-8%的玉米淀粉、3-8%的二氧化硅、3-6%的磷酸钾、5-10%的三氧化二硼、0.5-5%的氧化钙以及0.5-5 % 的聚乙烯醇。

进一步地，所述福寿螺壳粉为100-300目。

进一步地，所述玉米淀粉为100-150目。

本发明利用自然界中大量存在的福寿螺壳作为原料制备超级电容器隔膜，既降低了福寿螺对生态环境的破坏，同时极大地挖掘了福寿螺蕴藏的经济价值，降低了电容器隔膜的制造成本。

此外，本发明还提供了一种超级电容器隔膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、将上述质量百分比将福寿螺壳粉、三氧化二铝、玉米淀粉、二氧化硅、磷酸钾、三氧化二硼、氧化钙混合；

S2、将混合后的原料加入纳米球磨机中干法球磨至平均粒径为1-10微米的粉末；

S3、将上述粉末与0.5-5 % 的聚乙烯醇混合均匀并干燥；

S4、将干燥后的原料压制成型并低温烧结，制得所述超级电容器隔膜。

进一步地，所述福寿螺壳粉由下述方法制得：

S01、将福寿螺壳放入2-5%的十二烷基硫酸钠水溶液清洗、干燥，得到洁净螺壳；

S02、用粉碎机将所述洁净螺壳粉碎成壳粉，用100-300目筛网过筛得到所述福寿螺壳粉。

进一步地，步骤S4中压制成型具体为：用压力机在10-30 MPa的压力下压制成型，厚度约1.2mm。

进一步地，步骤S4中低温烧结具体为：在350-580℃空气气氛中低温烧结0.5-5h。

福寿螺壳的主要成分是文石型碳酸钙，利用福寿螺壳自身的特性，协同其他成分共同作用，本发明在制备超级电容器隔膜时可大大降低烧结阶段的温度，仅需在350-580℃空气气氛中低温烧结0.5-5h即可，烧结温度的降低，意味着能源消耗的降低，进一步降低了电容器隔膜的制造成本。

同时，本发明还提供了一种超级电容器，包括上述制备方法制得的隔膜。