[发明专利]粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器制造技术领域，特别是涉及用于制造超级电容器的新型粘合剂以及采用所述粘合剂制造超级电容器电极的方法。

背景技术

超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，此外它还具有免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电池特性的新型电子元件。碳材料性质是决定“双电层型”超级电容器性能的决定因素。所述碳材料性质包括碳材料的比表面积、孔径分布、电化学稳定性和电导率等。经研究，满足要求的碳材料有活性碳、纳米碳纤维、纳米碳管等，与此相关的比较典型的专利有US6955694)、CA1408121A和ZL03124290.1。超级电容器的核心组件是其电极，电极性能与材料(尤其是活性碳材料)在金属基体表面的粘附强度密切相关，制约粘合强度的关键因素是粘合剂。传统工艺中多采用聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠作为粘合剂，但是这种粘合剂存在与铝箔基体之间粘结强度不高的问题。因此，超级电容器的电极制造领域非常需要一种能够提高与铝箔基体之间的粘结强度的粘合剂。

发明内容

本发明的目的是提出一种新型粘合剂，采用该粘合剂制备电极的方法，采用以所述方法制备的电极作为正极和/或负极的超级电容器。具体地说，本发明采用如下技术方案来实现其目的：

1、一种粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠。

2、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为10质量％至30质量％。

3、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚四氟乙烯的含量为10质量％至30质量％。

4、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的质量比为2∶2∶6。

5、一种制造电极的方法，其中，所述方法采用技术方案1至5任一项所述的粘合剂制造。

6、如技术方案5所述的方法，其中，所述电极采用铝箔基体表面浆料涂覆工艺制造。

7、如技术方案6所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：

1)加热纯净水至80℃，加羧甲基纤维素钠，搅拌55至65分钟；

2)加入聚四氟乙烯，搅拌55至65分钟；

3)加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌55至65分钟；

4)加入电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理，得到浆料；

5)将所述浆料均匀涂覆于铝箔基体两侧；和

6)采用290℃至310℃进行热辊压处理。

8、如技术方案7所述的方法，其中，所述电极材料为活性碳材料。

9、由技术方案5至8任一项所述的方法制得的电极。

10、一种超级电容器，其中，所述超级电容器的正极和/或负极为技术方案8所述的电极。

本发明的粘合剂由于包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠，使得该粘合剂与铝箔金属之间具有良好的粘附特性；由于采用所述粘合剂，由本发明的方法所制造的电极具有良好的电学特性，同时其结构强度得到有效的提高；采用所述电极作为正极和/或负极的超级电容器具有良好的可靠性，储能密度大，放电功率高，性能稳定，在工业不间断电源、电动车辆、风力发电、军用大功率电源、无线电通讯等领域具有十分广泛的应用。

附图说明

图1为超级电容器结构示意图

所述电极可采用刺铆、焊接等方法连接引流条，然后经叠加和卷绕等工艺后形成电极芯，将引流条与电极端子连接后放入不锈钢或铝质外壳中以压延或焊接方式连接顶盖后完成干态封装，对干态封装半成品进行真空烘干等脱水处理以最大程度去除电容器内部的水分，最后灌注电解液并完成电容器组装。

具体实施方式

本发明公开了一种用于电极制造的粘合剂、采用所述粘合剂所制造的电极、以及以所述电极作为正极和/或负极的超级电容器。

具体地说，第一方面，本发明提供了一种粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠。

由于所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠，因此与含有聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的传统粘合剂相比，本发明的粘合剂与铝箔金属之间具有良好的粘附特性，因此该粘合剂与铝箔基体之间的粘结强度得到有效的提高。

优选的是，本发明粘合剂中的所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为10质量％至30质量％。如果所述含量过高，则可能会出现电极板结、脆性增加等现象；如果过低，则可能会出现粘合剂与铝箔基体之间粘结强度降低、材料脱落等现象。