[发明专利]一种柔性集流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及集流体的制备领域，尤其涉及一种柔性集流体的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型能量存储装置，具有高功率密度（为普通电池的10倍以上）、高循环寿命（循环次数可达10万次以上）、快速充放电性能好等优点，被广泛应用于军事领域、移动通讯装置、计算机、以及电动汽车的混合电源等。通常超级电容器的主要由电极活性物质层、电解质、隔膜、集流体、外壳等组装而成。现有的超级电容器的能量密度一般比较低，超级电容器的能量密度的影响因素主要有电极材料的电容，体系的电压，电极材料占电极活性物质层、集流体、外壳材料组成的总重量的比重，因此，增加电极材料的储能性能和降低器件各个组成材料的重量可以有效提高器件的性能。其中，降低集流体的质量是一个有效的提高能量密度的方法。

集流体是一种汇集电流的结构或零件，主要功能是将电池活性物质产生的电流汇集起来，提供电子通道，加快电荷转移，提高充放电库伦效率。作为集流体需要满足电导率高、机械性能好、质量轻、内阻小等特点。

目前，大多数的文献中或行业中，一般集流体正极采用铝箔、负极采用铜箔，由于金属集流体的密度较大，质量较重，一般集流体的重量占整个电池的20%-25%，则电极材料占整个电池的比重大大减少，最终导致超级电容器的能量密度较低。同时，金属材料容易被腐蚀，进而影响了超级电容器的使用寿命。

发明内容

基于上述问题，本发明所要解决的问题在于提供一种柔性集流体的制备方法。

本发明的技术方案如下：

方案一

一种柔性集流体的制备方法，包括如下步骤：

将可膨胀石墨快速升温到1200℃，加热60S后进行热剥离，得到膨胀石墨；

按照质量比1∶1-1:5的比例，将离子液体与膨胀石墨混合后用玛瑙研钵研磨5-20min，然后将混合物加入溶剂中配置成浓度为0.1-1mg/ml的膨胀石墨、离子液体混合溶液，并将混合液放入石英反应釜中，在100-180℃的温度下加热2-12h，将反应釜冷却至室温，倒出溶液，加入粘结剂，并以600-1000rpm的速率超声1-3h，得到均匀分散的石墨烯悬浮液；

将所述石墨烯悬浮液直接喷涂在支撑体上，室温干燥0.5-2h，然后将其浸泡在乙醇溶液中，除去杂质，然后在40-60℃的真空干燥箱中干燥，得到柔性集流体。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-乙基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、或1-癸基-3-甲基咪唑溴盐。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述溶剂为体积比为9:1-5:5的醇与水的混合溶剂；其中，醇为乙醇、异丙醇或甘油。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述粘结剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或甲基纤维素；粘结剂与膨胀石墨的质量比为1：5-1：10。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述支撑体为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯。

方案二

一种柔性集流体的制备方法，包括如下步骤：

将可膨胀石墨快速升温到1200℃，加热60S后进行热剥离，得到膨胀石墨；

按照质量比1∶1-1:5的比例，将离子液体与膨胀石墨混合后用玛瑙研钵研磨5-20min，然后将混合物加入溶剂中配置成浓度为0.1-1mg/ml的膨胀石墨、离子液体混合溶液，并将混合液放入石英反应釜中，在100-180℃的温度下加热2-12h，将反应釜冷却至室温，倒出溶液，加入粘结剂，并放入行星式球磨机中进行高速球磨1-3h，球磨机转动频率为20-50HZ，得到均匀分散的石墨烯悬浮液；

将所述石墨烯悬浮液直接喷涂在支撑体上，室温干燥0.5-2h，然后将其浸泡在乙醇溶液中，除去杂质，然后在40-60℃的真空干燥箱中干燥，得到柔性集流体。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐、1-十六烷基-3-乙基咪唑溴盐、1-十二烷基-3-甲基咪唑溴盐、或1-癸基-3-甲基咪唑溴盐。

所述柔性集流体的制备方法，其中，所述溶剂为体积比为9:1-5:5的醇与水的混合溶剂；其中，醇为乙醇、异丙醇或甘油。