[发明专利]有机混合型电容器电极的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高比能量有机混合型电容器电极的制作方法，属于化学电源中电容器制作技术领域。

背景技术

超级电容器可以分为双电层电容器、法拉第赝电容器和混合型超级电容器等三种。双电层电容器主要通过在电极和电解质之间的界面上所形成的双电层来储能,有很高的功率密度和极好的循环性能。法拉第赝电容器主要通过电极表面或近表面发生快速可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应来储能。有机混合型电容器的两个电极分别采用不同的储能机理,其中一个电极选用赝电容类或二次电池类电极材料,另一电极选用双电层电容类碳材料。因此有机混合型电容器可同时具有法拉第赝电容器或二次电池的高能量密度和双电层电容器的高功率密度。  

2001年美国Telcordia Technologies首先报道了正极利用阴离子在活性碳电极上的静电吸附、负极利用低电位的钛酸锂Li4Ti5O12嵌锂材料的一种新类型的有机混合电池电容体系,电容器的平均工作电压和比容量都比传统的对称双层电容器大大提高，能量密度达到每公斤数瓦时。

近年来混合型电容器也成为研究开发的重点，CN101004973发明了一种混合型超级电容器，正极采用氢氧化镍和二氧化锰的混合材料；负极采用具有多孔结构的材料活性炭、介孔炭或纳米炭管的混合材料，具有非常长的循环使用寿命，并且具有高功率、低成本。但其电解质采用强碱性的水溶液，电压低，储能小，长期使用对环境有一定的腐蚀。CN200920269298.0公开了一种混合电化学电容器，包括正极、负极、介于正极和负极之间的隔板及电解液；负极采用多层薄型碳粉末电极与负极隔板交替排布组合的形式，使得负极的等效串联电阻减小，电解质离子移动路径缩短，而比电容增高，功率密度变大。与传统设计的混合电化学电容器相比，能量密度也得到了显著提高，超过20Wh/kg。CN200910037614.6公开了一种混合电化学电容器，正极的活性材料采用铁系嵌锂化合物、钒系嵌锂化合物或镍锰钴系嵌锂化合物与活性炭的混合物或复合物，改善了大倍率放电性能，解决了形成双电层时本体电解液的贫乏问题与大倍率放电对电导率要求高的问题。但应用在电动车与混合动力汽车动力电池的要求以及太阳能与风能发电站储能等大容量储能领域仍有较大差距。同时有机混合型电容器多采用NMP有机溶剂溶解活性物质、导电剂等材料，成本较高，和膏及涂布阶段也会造成一定污染。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能使混合型电容器内阻低、容量大、大功率及循环性能优良，扩大应用范围，并且能降低成本、减少污染的有机混合型电容器电极的制作方法。

本发明的技术方案是：一种有机混合型电容器电极的制作方法，包括正极浆料制备、正极极片制作和负极浆料制备、负极极片制作，其改进之处是所述正极浆料制备操作如下：

（1）按常规工艺要求备好由粘结剂、活性物质和高比表面积活性碳组成的正极浆料物料以及配用的溶剂，该溶剂采用去离子水；

（2）将占上述物料质量百分比0.1%～10%的醇类添加剂加入到去离子水中搅拌溶解；

（3）搅拌下向溶液中加入占上述物料质量百分比0.1%～5%的导电碳纤维，全部加完后改用高速搅拌机对溶液进行分散搅拌1～24小时；

（4）分散后再加入备好的上述物料，充分搅拌制得正极浆料；

所述负极浆料制备操作如下：

（1）按常规工艺要求备好由粘结剂、活性物质和高比表面积活性碳组成的负极浆料物料以及配用的溶剂，该溶剂采用去离子水；

（2）将占上述物料质量百分比0.2%～2%的羟甲基纤维素加入到40～80℃的去离子水中，搅拌30～60分钟，制成溶液；

（3）再将占上述物料质量百分比0.1%～10%的醇类添加剂加入到溶液中搅拌溶解后冷却至室温；

（4）再在搅拌下向溶液中加入占上述物料质量百分比0.1%～20%的导电碳纤维或石墨纤维，全部加完后改用高速搅拌机对溶液进行分散搅拌2～24小时；

（5）分散后再加入备好的上述物料，充分搅拌制得负极浆料。

进一步的方案是：由制备好的正、负极浆料分别制作正、负极极片时，将涂布间隙调至50～1000μm，双面涂布后烘干；所述醇类添加剂为乙醇、丙醇、丙二醇、乙二醇、丙三醇中的一种或几种混合物；所述导电碳纤维或石墨纤维单丝直径为5～200μm，长度为0.1～50mm；所述高速搅拌机的转速为1000～3000转/分钟。