一種電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電極及其制備方法，其中，該電極包括自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體；其中，所述自支撐膜包括碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑。本發(fā)明的技術(shù)方案通過將纖維粘結(jié)劑和纖維活化劑配合加入到電極中，代替現(xiàn)有技術(shù)中的丁苯橡膠，一方面，由于纖維粘結(jié)劑的電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于丁苯橡膠，所以可以提高電極的電化學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)而增加電容器的壽命；另一方面由于纖維粘結(jié)劑在纖維化后，成為一種彈性體，拉力作用下纖維伸長，拉力消失后恢復(fù)，因此使得本發(fā)明提供電極具備較高的柔性，在彎折過程中不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象，采用本發(fā)明提供電極組裝的超級電容器在充放電過程中，電極發(fā)生膨脹恢復(fù)的尺寸形變不會(huì)產(chǎn)生任何損害。
【專利說明】
_種電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，便攜式智能設(shè)備越來越多的進(jìn)入人類的生活，而各種智能設(shè)備均離不開能量存儲(chǔ)裝置。能量存儲(chǔ)裝置從開始的一次電池，逐漸發(fā)展為可進(jìn)行再次充電利用的二次電池。從20世紀(jì)90年代，一種全新的能量存儲(chǔ)裝置-超級電容器逐漸進(jìn)入某些特殊的領(lǐng)域，與二次電池相比，超級電容器具備充放電速度快，壽命長、功率密度大等特點(diǎn)，因此在某些特殊需求的領(lǐng)域有越來越多的應(yīng)用。
[0003]電極是超級電容器的核心部件，其性能決定超級電容器80%以上的性能。因此國內(nèi)外都在不遺余力的開發(fā)新電極以提高超級電容器的性能。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用丁苯橡膠作為電極的粘結(jié)劑，由于丁苯橡膠電化學(xué)穩(wěn)定性的局限性使得電極的電化學(xué)穩(wěn)定性差，最終導(dǎo)致超級電容器的壽命較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有電極電化學(xué)穩(wěn)定性差的問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電極及其制備方法。技術(shù)方案如下:
[0006]—種電極，包括自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體；其中，所述自支撐膜包括碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑。
[0007]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，基于所述自支撐膜的總重量，所述碳材料的含量為70 %?93 %、所述導(dǎo)電劑的含量為3 %?14 %、所述纖維粘結(jié)劑的含量為2 %?20 %、所述纖維活化劑的含量為1%?5%、所述消氣劑的含量為1%?2%。
[0008]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電極的電極密度為0.6g/cm3-0.8g/cm3。
[0009]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述纖維粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚丙烯醇，環(huán)氧樹脂，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸甲酯及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。
[0010]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述表面預(yù)處理的金屬集流體為表面涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑的金屬集流體。
[0011]上述電極的制備方法，包括以下步驟:
[0012]將碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑混合，得到混合料；
[0013]將混合料進(jìn)行加濕處理；
[0014]將加濕處理后的混合料進(jìn)行捏合處理，得到捏合料；
[0015]將捏合料干燥、粉碎后，進(jìn)行成型處理，得到自支撐膜；
[0016]將自支撐膜與表面預(yù)處理的金屬集流體進(jìn)行熱覆合處理，得到所述電極。
[0017]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述將混合料進(jìn)行加濕處理，包括:將混合料加入水和/或C1 _4的醇，并攪拌均勻；其中，所加入水和/或C i _4的醇的總量為所述混合料的總重量的50%?90%。
[0018]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述捏合料在粉碎后，其粒徑為5 μ m?50 μ m。
[0019]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述成型處理為:壓延處理；
[0020]或
[0021]先擠出成型處理，得到自支撐膜坯體；然后對自支撐膜坯體再進(jìn)行壓延處理。
[0022]在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所述將自支撐膜與表面預(yù)處理的金屬集流體進(jìn)行熱覆合處理，包括:將自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體按照:自支撐膜-表面預(yù)處理的金屬集流體-自支撐膜的順序熱覆合處理。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)方案通過將纖維粘結(jié)劑和纖維活化劑配合加入到電極中，代替現(xiàn)有技術(shù)中的丁苯橡膠，一方面，由于纖維粘結(jié)劑的電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)于丁苯橡膠，所以可以提高電極的電化學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)而增加電容器的壽命；另一方面由于纖維粘結(jié)劑在纖維化后，成為一種彈性體，拉力作用下纖維伸長，拉力消失后恢復(fù)，因此使得本發(fā)明提供電極具備較高的柔性，在彎折過程中不會(huì)發(fā)生斷裂現(xiàn)象，而且，采用本發(fā)明提供電極組裝的超級電容器在充放電過程中，電極發(fā)生膨脹恢復(fù)的尺寸形變不會(huì)產(chǎn)生任何損害。
[0024]同時(shí)，本發(fā)明提供的電極制備方法，通過捏合可以使得碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑混合更加均勻，有效的降低了在壓延過程中，由于混合不均勻所導(dǎo)致的自支撐膜的缺料或斷裂的概率，即提高了自支撐膜的成品率。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行壓延處理的原理示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行熱覆合的原理示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明實(shí)施例得到的電極結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0030]本發(fā)明第一方面提供了一種電極，可以應(yīng)用于超級電容器，該電極可以包括自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體，自支撐膜覆合于表面預(yù)處理的金屬集流體的表面；上述自支撐膜包括碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑。
[0031]本文所用的“纖維粘結(jié)劑”可以指其本身沒有粘結(jié)特性，但是在纖維活化劑的配合下可以實(shí)現(xiàn)纖維化，進(jìn)而可以起到粘結(jié)劑作用的物質(zhì)；這類“纖維粘結(jié)劑”包括但不限于聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯，聚丙烯醇，環(huán)氧樹脂，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸甲酯及聚乙烯吡咯烷酮等，在采用上述的物質(zhì)作為纖維粘結(jié)劑，其性狀為粉末狀即可。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇上述“纖維粘結(jié)劑”中的至少一種來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0032]本文所用的“纖維活化劑”可以指與纖維粘結(jié)劑配合使用的，可以溶脹纖維粘結(jié)劑促使纖維粘結(jié)劑分子直徑膨大并防止局部纖維粘結(jié)劑團(tuán)聚的物質(zhì)；這類“纖維活化劑”包括但不局限于高沸點(diǎn)的礦物油。例如，纖維活化劑可以采用沸點(diǎn)為300°C的石蠟油。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要選擇不同沸點(diǎn)的礦物油來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0033]本文所用的碳材料、導(dǎo)電劑、及消氣劑均為本領(lǐng)域常用的材料，本發(fā)明在此不作具體限定；
[0034]例如，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所用的碳材料可以選自活性炭、中間相炭微球、碳納米管陣列及多孔狀石墨烯等碳材料中的至少一種。為了降低生產(chǎn)生成，優(yōu)選活性炭；其中，活性炭可以包括椰殼類活性炭，石油焦類活性炭等。
[0035]在本發(fā)明的另一些實(shí)施方式中，所用的導(dǎo)電劑可以選自導(dǎo)電炭黑，科琴黑，導(dǎo)電石墨，鱗片石墨，碳納米管等導(dǎo)電劑中的至少一種。
[0036]在本發(fā)明的又一些實(shí)施方式中，所用的消氣劑可以選自鋯釩鐵和鋯石墨的至少一種。
[0037]為了能夠保證將自支撐膜更好的覆合在金屬集流體的表面，一般會(huì)采用表面預(yù)處理的金屬集流體，優(yōu)選表面涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑的金屬集流體。所說的“導(dǎo)電粘結(jié)劑”為本領(lǐng)域公知的技術(shù)，一般將合成樹脂加入某種金屬填料或?qū)щ娞亢诤笮纬?。例如可以在聚酰胺中加入?dǎo)電炭黑來形成。也可以直接購買商品化的導(dǎo)電粘結(jié)劑，例如可以選購德國Heraeus的Clev1s P VPCH 8000型號的導(dǎo)電粘結(jié)劑。
[0038]需要說明的是，所說的表面涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑的金屬集流體，其在涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑之前，還可以進(jìn)行其它預(yù)處理，例如化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等，以進(jìn)一步增加金屬集流體表面的附著力。
[0039]進(jìn)一步需要說明的是，本發(fā)明所采用的金屬集流體為本領(lǐng)域常用的金屬集流體，并無特別之處，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。例如，可以是鋁箔，銅箔，多孔鋁箔，多孔銅箔，鋁網(wǎng)，銅網(wǎng)，泡沫鋁，泡沫銅等。
[0040]在上述電極的一些優(yōu)選實(shí)施方式中，基于所述自支撐膜的總重量，所述碳材料的含量為70 %?93 %、所述導(dǎo)電劑的含量為3 %?14 %、所述纖維粘結(jié)劑的含量為2 %?20%、所述纖維活化劑的含量為1%?5%、所述消氣劑的含量為1%?2%。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在上述的組成范圍內(nèi)，所得到電極韌性最佳，可以拉長25%而不斷裂。
[0041]在上述電極的一些優(yōu)選實(shí)施方式中，電極密度可以達(dá)到0.6g/cm3-0.8g/cm3，高于現(xiàn)有技術(shù)中以本苯橡膠作為粘結(jié)劑的電極，因而可以提高超級電容器的電容量，提高超級電容器的能量密度。
[0042]本發(fā)明另一方面提供了上述電極的制備方法，該制備方法可以包括:
[0043]將碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑混合，得到混合料；
[0044]將混合料進(jìn)行加濕處理；
[0045]將加濕處理后的混合料進(jìn)行捏合處理，得到捏合料；
[0046]將捏合料干燥、粉碎后，進(jìn)行成型處理，得到自支撐膜；
[0047]將自支撐膜與表面預(yù)處理的金屬集流體進(jìn)行熱覆合處理，得到所述電極。
[0048]其中，混合可以采用V型混合機(jī)或行星式攪拌機(jī)將上述各物質(zhì)混合均勻。
[0049]上述將混合料進(jìn)行加濕處理，可以包括:將混合料加入水和/或C1 _4的醇，并攪拌均勻；其中，所加入水和/或CV4的醇的總量為所述混合料的總重量的50%?90%。
[0050]在上述加濕處理的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，先向混合料中加入水，攪拌均勻后，再加入CV4的醇，所加入的(:卜4的醇重量為所加水的重量的5%?15%。通過該實(shí)施方式的加濕處理，可以使得混合料浸潤的更加充分，分散更加均勻。加濕處理可以在行星式攪拌機(jī)中進(jìn)行，加濕的方式可以采用水蒸汽噴霧的方式，也可以直接向混合料中加入適量的水和/或CV4的醇。
[0051]可以理解的是，所說的CV4的醇可以是直鏈醇例如甲醇、乙醇、丙醇等，也可以是支鏈醇，如異丙醇，異丁醇等，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要自行選擇，本發(fā)明在此不作具體限定。
[0052]在加濕處理后，混合料呈面團(tuán)狀，可以將其放置于密煉機(jī)，行星式攪拌機(jī)，捏合機(jī)，球磨機(jī)等大扭矩具備剪切捏合功能的設(shè)備中進(jìn)行捏合處理，捏合的工藝本為本領(lǐng)域的常用技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易獲得，因此本發(fā)明在此不作具體限定，例如，當(dāng)采用捏合機(jī)進(jìn)行捏合時(shí)，可以在40?60°C的條件下，以40?50轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速進(jìn)行。加濕處理后的混合料經(jīng)過大扭矩高剪切的捏合動(dòng)作，反復(fù)揉捏，在纖維活化劑的作用下，纖維粘結(jié)劑逐漸纖維化，將其他活性物質(zhì)包裹，形成具有一定粘性的面團(tuán)狀的捏合料。
[0053]通過捏合處理，不僅可以使纖維粘結(jié)劑纖維化，產(chǎn)生粘結(jié)特性，將其它的碳材料、導(dǎo)電劑、及消氣劑粘合在一起；另一方面，通過捏合處理，可以提高電極的電極密度，通過調(diào)整捏合工藝，可以使電極密度達(dá)到0.6g/cm3-0.8g/cm3，高于現(xiàn)有的電極。
[0054]得到面團(tuán)狀的捏合料后，可以將其干燥并粉碎，干燥及粉碎都是本領(lǐng)域常有用的技術(shù)手段，本發(fā)明在此不作具體限定，例如，干燥可以是在80°C?140°C的溫度下進(jìn)行干燥，以去除面團(tuán)中的溶劑部分(水或者CV4的醇)；粉碎可以采用球磨機(jī)或造粒機(jī)等設(shè)備進(jìn)行，最終將捏合料粉碎成粒徑為5 μ m?50 μ m的顆粒。在此粒徑范圍內(nèi)，更有利于后續(xù)的成型處理，以得到高質(zhì)量的自支撐膜。
[0055]在將捏合料粉碎后，就可以對其進(jìn)行成型處理，得到自支撐膜；成型處理的方式包括但不限于采用壓延處理；
[0056]或
[0057]先擠出成型處理，得到自支撐膜坯體；然后對自支撐膜坯體再進(jìn)行壓延處理。
[0058]可以理解的是，只采用壓延處理時(shí)，壓延的次數(shù)要多于先擠出后壓延這種成型處理方式。上述兩種方式本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，本發(fā)明在此不作具體限定。
[0059]上述兩種成型處理的方式所采用的工藝參數(shù)本領(lǐng)域技術(shù)人員是容易獲得的，本發(fā)明在此不作具體限定。
[0060]在發(fā)明的一些【具體實(shí)施方式】中，壓延處理可以采用常溫壓延或加熱壓延，優(yōu)選為加熱壓延，其好處是在加熱的條件下纖維粘結(jié)劑形成的纖維更加不易斷裂，采用加熱壓延時(shí)，壓延溫度可以為120°C?270°C。壓延的設(shè)備可以采用本領(lǐng)域常用的輥壓設(shè)備或開煉機(jī)等。
[0061]在發(fā)明的另一些【具體實(shí)施方式】中，擠出成型處理可以使用雙螺桿擠出設(shè)備，優(yōu)先采用具備加熱功能的雙螺桿擠出設(shè)備，加熱溫度可以為120°C?270°C。
[0062]在得到自支撐膜后，將自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體按照:自支撐膜-表面預(yù)處理的金屬集流體-自支撐膜的順序熱覆合處理。熱覆合的工藝參數(shù)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是容易得到的，例如可以在170°C?300°C的條件下進(jìn)行熱覆合處理。
[0063]下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
[0064]實(shí)施例1
[0065]I)將活性炭8kg (可樂麗公司，YP50牌號)、導(dǎo)電炭黑1.1kg (特密高公司，Superp
[0066]牌號)、PVDF(聚偏氟乙烯)0.5kg (蘇威公司，solef 5130牌號)，纖維活化劑
[0067]0.3kg (道達(dá)爾公司，25110牌號)，消氣劑0.1kg (賽斯公司，SuiSorb牌號)添加到
[0068]行星式攪拌機(jī)中，混合30分鐘，得到混合料。
[0069]2)向混合料中加入7kg去離子水，均勻攪拌I小時(shí)。
[0070]3)向混合料中加入0.5kg異丙醇，繼續(xù)攪拌30分鐘，混合料成面團(tuán)狀，此時(shí)保持?jǐn)嚢鑜h，充分捏合混合料，將纖維粘結(jié)劑纖維化，得到捏合料。
[0071]4)將捏合料放入120°C干燥箱中干燥3h，去除其中的水分和異丙醇。
[0072]5)將干燥后的捏合料放入球磨機(jī)中粉碎，得到粒徑為12 μπι的捏合料I。
[0073]6)將捏合料I通過熱壓設(shè)備100進(jìn)行熱壓，熱壓溫度140°C，熱壓后形成140 μπι厚度的自支撐膜2，如圖1所示。
[0074]7)將兩層自支撐膜2按照以下順序:自支撐膜2-表面預(yù)處理集流體3-自支撐膜2通過熱覆合設(shè)備200進(jìn)行熱覆合，覆合溫度200 °C，形成電極4，熱覆合過程如圖2所示，覆合后的電極截面圖如圖3所示。所得到的電極的電極密度為0.68g/cm3。
[0075]將實(shí)施例1制備的電極組裝成3000F的超級電容器，其中，電解液為lmol/L的TEMA電解液，隔膜采用纖維素紙隔膜，密封圈采用三元乙丙橡膠，組裝成圓柱形超級電容器。容量達(dá)到3200F，內(nèi)阻約為0.17mΩ。將組裝后的超級電容器根據(jù)IEC62391標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行
2.7V，65°C進(jìn)行直流壽命測試，1500小時(shí)后產(chǎn)品高度增加0.4mm，容量保持85%，內(nèi)阻增加60%。
[0076]實(shí)施例2
[0077]I)將活性炭7kg (其中，可樂麗公司，YP50牌號的活性碳3.5kg，PCT公司，CEP21KS牌號的活性碳3.5kg，)、碳納米管0.7kg(天奈公司，LB200牌號)、PVDF(聚偏氟乙烯)1.6kg (蘇威公司，solef 5130牌號)，纖維活化劑0.3kg (道達(dá)爾公司，25110牌號)，消氣劑0.1kg(賽斯公司，SuiSorb牌號)添加到行星式攪拌機(jī)中，混合30分鐘，得到混合料。
[0078]2)向混合料中加入5kg去離子水，均勻攪拌I小時(shí)。
[0079]3)向混合料中加入0.3kg異丙醇，繼續(xù)攪拌30分鐘，混合料成面團(tuán)狀，此時(shí)保持?jǐn)嚢鑜h，充分捏合混合料，將纖維粘結(jié)劑纖維化，得到捏合料。
[0080]4)將捏合料放入100°C干燥箱中干燥5h，去除其中的水分和異丙醇。
[0081]5)將干燥后的捏合料放入球磨機(jī)中粉碎，得到粒徑為7 μπι的捏合料I。
[0082]6)將捏合料I通過熱壓設(shè)備100進(jìn)行熱壓，熱壓溫度190°C，熱壓后形成140 μπι厚度的自支撐膜2，如圖1所示。
[0083]7)將兩層自支撐膜2按照以下順序:自支撐膜2-表面預(yù)處理集流體3-自支撐膜2通過熱覆合設(shè)備200進(jìn)行熱覆合，覆合溫度250 °C，形成電極4，熱覆合過程如圖2所示，覆合后的電極截面圖如圖3所示。所得到的電極的電極密度為0.75g/cm3。
[0084]將施例2制備的的電極按實(shí)施例1的方式組裝成3000F的超級電容器，容量達(dá)到3600F，內(nèi)阻約為0.18mΩ。將組裝后的超級電容器進(jìn)行2.7V，65°C進(jìn)行直流壽命測試，1500小時(shí)后產(chǎn)品高度增加0.4mm，容量保持81%，內(nèi)阻增加60%。
[0085]實(shí)施例3
[0086]I)將活性炭9kg(其中，可樂麗公司，YP50牌號的活性碳4.5kg，PCT公司，CEP21C牌號的活性碳4.5kg，)、碳納米管0.4kg(天奈公司，LB200牌號)、PTFE(聚四氟乙烯)0.3kg (，三愛富公司，F(xiàn)R002A牌號)，纖維活化劑0.3kg (道達(dá)爾公司，25110牌號)，消氣劑0.1kg(賽斯公司，SuiSorb牌號)添加到行星式攪拌機(jī)中，混合30分鐘，得到混合料。
[0087]2)向混合料中加入8kg去離子水，均勻攪拌I小時(shí)。
[0088]3)向混合料中加入Ikg異丙醇，繼續(xù)攪拌30分鐘，混合料成面團(tuán)狀，此時(shí)保持?jǐn)嚢鐸h,充分捏合混合料，將纖維粘結(jié)劑纖維化，得到捏合料。
[0089]4)將捏合料放入140°C干燥箱中干燥3h，去除其中的水分和異丙醇。
[0090]5)將干燥后的捏合料放入球磨機(jī)中粉碎，得到粒徑為40 μπι的捏合料I。
[0091]6)將捏合料I通過熱壓設(shè)備100進(jìn)行熱壓，熱壓溫度270°C，熱壓后形成140 μπι厚度的自支撐膜2，如圖1所示。
[0092]7)將兩層自支撐膜2按照以下順序:自支撐膜2-表面預(yù)處理集流體3-自支撐膜2通過熱覆合設(shè)備200進(jìn)行熱覆合，覆合溫度300 °C，形成電極4，熱覆合過程如圖2所示，覆合后的電極截面圖如圖3所示。所得到的電極的電極密度為0.8g/cm3。
[0093]將實(shí)施例3所示的電極按實(shí)施例1的方式組裝成3000F的超級電容器，容量達(dá)到3650F，內(nèi)阻約為0.15mΩ。將組裝后的超級電容器進(jìn)行2.7V，65°C進(jìn)行直流壽命測試，1500小時(shí)后產(chǎn)品高度增加0.4mm，容量保持82%，內(nèi)阻增加60%。
[0094]購買不同品牌的相同規(guī)格的3000F的超級電容器，根據(jù)IEC62391標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行2.7V，65°C進(jìn)行壽命測試，1500小時(shí)后產(chǎn)品高度增加1.1mm，容量保持80%，內(nèi)阻增加70%。
[0095]通過上述實(shí)驗(yàn)可以得出，用本發(fā)明實(shí)施例所制備的電極組成的超級電容器，在經(jīng)過1500小時(shí)的測試后，與市售的商品超級電容器相比，產(chǎn)品高度增加量平均降低0.7_，容量保持率平均增加2.7%，內(nèi)阻增加率平均下降10%?？梢源_定，用本發(fā)明實(shí)施例所制備的電極組成的超級電容器，其性能遠(yuǎn)高于目前市場上的產(chǎn)品。
[0096]以上對本發(fā)明所提供的電極及其制備方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其中心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電極，其特征在于，包括自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體；其中，所述自支撐膜包括碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑。2.如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，基于所述自支撐膜的總重量，所述碳材料的含量為70 %?93 %、所述導(dǎo)電劑的含量為3 %?14 %、所述纖維粘結(jié)劑的含量為2 %?20%、所述纖維活化劑的含量為1%?5%、所述消氣劑的含量為1%?2%。3.如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述電極的電極密度為0.6g/cm 3-0.8g/cm3。4.如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述纖維粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯，聚四氟乙稀，聚丙烯醇，環(huán)氧樹脂，聚甲基丙烯酸，聚甲基丙烯酸甲酯及聚乙烯吡咯烷酮中的至少一種。5.如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于，所述表面預(yù)處理的金屬集流體為表面涂覆導(dǎo)電粘結(jié)劑的金屬集流體。6.一種如權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 將碳材料、導(dǎo)電劑、纖維粘結(jié)劑、纖維活化劑及消氣劑混合，得到混合料； 將混合料進(jìn)行加濕處理； 將加濕處理后的混合料進(jìn)行捏合處理，得到捏合料； 將捏合料干燥、粉碎后，進(jìn)行成型處理，得到自支撐膜； 將自支撐膜與表面預(yù)處理的金屬集流體進(jìn)行熱覆合處理，得到所述電極。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將混合料進(jìn)行加濕處理，包括:將混合料加入水和/或C1 _4的醇，并攪拌均勻；其中，所加入水和/或C i _4的醇的總量為所述混合料的總重量的50%?90%。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述捏合料在粉碎后，其粒徑為5μπι?50 μ mD9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述成型處理為:壓延處理； 或 先擠出成型處理，得到自支撐膜坯體；然后對自支撐膜坯體再進(jìn)行壓延處理。10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將自支撐膜與表面預(yù)處理的金屬集流體進(jìn)行熱覆合處理，包括:將自支撐膜和表面預(yù)處理的金屬集流體按照:自支撐膜-表面預(yù)處理的金屬集流體-自支撐膜的順序熱覆合處理。
【文檔編號】H01G11/38GK106033696SQ201510119392
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年3月18日
【發(fā)明人】陳勝軍
【申請人】集盛星泰(北京)科技有限公司