[发明专利]一种低内阻超级电容器极片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低内阻超级电容器电极材料的处理方法，特别是对集流体的处理方法以及物料混合的处理顺序，属于能源材料技术相关领域。 

背景技术

超级电容器（supercapacitors），也称双层型电化学电容器（double layer electrochemical capacitors）。超级电容器通过物理方法分离正负电荷，将极化的电解液存储在电极上来存储电能。电于体系中无电化学反应发生，超级电容器对能量的存储具有高度的可逆性。同时也可以将超级电容器看作两个被电解质溶液隔开的非反应性极板，通过向极板施加电压来进行能量的存储。对极板施加电压后，正极吸引电解质溶液中的负离子，负极吸引电解质溶液中的正离子。由于电化学电容器的电极材料为多孔类材料，其电极表面积要远远大于电解电容器电极表面积。对电极充电时则会导致电解质溶液离子在电极表面形成Helmoltz双电层，双电层的厚度计算公式可以表示为： 

κ^-1   双电层厚度

Ε_r   电解质溶液的介电常数

ε₀   真空介电常数

K_b  波尔兹曼常数

T  开尔文温度

F  法拉第常数

N_i  离子浓度

Z_i  离子所带电荷 

超级电容器在存储电能时，充电时极板电荷富足，放电时极板电荷不足，在整个过程中无化学反应发生。因此超级电容器的循环次数非常之大，通常可以达到105-106次。但是由于超级电容器存储的电荷非常少，这样就会导致超级电容器的能量密度较低。总体来说，充电电极/电解质溶液界面存在16-50μFm^-2的双电层电容。

在制备活性炭基超级电容器电极时，标准的作法是使用有机粘合剂，以保证电极结构的完整性。使用有机粘合剂时要注意量的选择，粘合剂在活性物质表面分布均匀的同时，还要必免在炭颗粒表面形成绝缘层。 

决定ESR的另一个重要因素就是炭材料与金属集流体间的接触，这其中的影响因素有，活性炭表面形态，颗粒大小，表面官能团类型，金属底物表面的清洁度。在操作电位范围内，如果官能团表现出电化学惰性，就会增加炭电极对电解质溶液的润湿能力。 

发明内容

本发明的目的是提供一种制作方便，或成本较低，避免了极片制备过程中极片表面出现的龟裂问题。选用金属网作为电极集流体，加入一种特殊表面活性剂后，使用超声波技术对集流体表面进行祛污处理，取出后用二次去离子水清洗金属网，真空干燥后再用一种表面活性剂对金属网进行表面修饰，得到金属网表面含有某种有机官能团的底物材料。然后再使用超声波技术对难于分散的导电碳黑Super-P进行分散处理，从而使导电碳黑均匀的分布于电极活性材料之间。在制备电极活性物质浆料过程中，优化各物料的添加顺序。从而有效的降低了超级电容器内阻的低内阻超级电容器的电极处理方法。 

本发明的目的是这样来实现的： 

使用金属网为电极集流体，加入一种强碱性阴离子表面活性剂，使用超声波技术对集流体表面进行除污处理1-5min，用二次去离子水洗净后对其进行80°C真空干燥10min，然后再使用一种含氟表面活性剂对集流体进行表面修饰3-5min，便可以得到表面无污染且表面富含某一类有机官能团的底物材料。其中金属网的开孔方式可以为腐蚀开孔、冲压开孔、激光开孔；或者使用编织丝网、斜拉丝网。电极所用金属网的材料可以是铝、铜、不锈钢或镀镍不锈钢。金属网的厚度在0.02mm-0.1mm之间。金属网孔的形状可以为圆形、菱形、矩形或其它不规则形状。除污使用的表面活性剂为强碱性的阴离子表面活性剂。表面修饰剂使用含氟表面活性剂；其中包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂及特殊表面活性剂。超声波祛污处理（1-5min），超声波表面修饰（1-5min）。所用超声波的频率为40KHZ，分散介质为石英亚沸去离子水，分散时间为18-30min，温度为40-55℃。

在制备电极活性物质浆料时，先加入表面活性剂，超声波处理（1-3min），再加入粘合剂后，超声波处理（3-5min），再加入Super-P（超级导电碳黑），超声波处理3-5min，最后加入活性炭超声波处理1-5min。