[发明专利]一种超级电容器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器制备领域，具体涉及一种含有表面活性剂的超级电容器及其制备方法。

背景技术

随着全球性资源缺乏的加剧及对绿色技术和高性价比替代能源的渴求，世界各国都在研发新的绿色环保型能源。超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品，是低碳经济的核心产品之一，正被世界各国所广泛关注，也为越来越多的国家和企业争相研制和生产。

超级电容器是介于电池和传统电容器之间的储能器件，具有比传统电容器更高的能量密度，比电池更高的功率密度；既具有电池的储能特性，又具有传统电容器快速充放电的特性，而且其所用的材料绿色环保，使超级电容器在新能源汽车、再生能源、航空军事、通讯、工业、消费电子等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力。超级电容器的电极活性材料主要有碳材料、金属氧化物、导电聚合物，但目前电极活性材料与电解质存在相容性不佳的问题，极大影响了超级电容器电极的比电容量和超级电容器的内阻，最终超级电容器的能量密度和功率密度较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超级电容器及其制备方法，其将表面活性剂设置于电极或电解液中，进而提高超级电容器中电极的比电容量，降低超级电容器的内阻，最终提高超级电容器的能量密度和功率密度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超级电容器，是将电极活性材料覆盖于集流体表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装而成，其电极或电解液中还含有表面活性剂。

所述超级电容器的制备方法，是在电极活性材料表面覆盖表面活性剂，再制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；

或将表面活性剂与电极活性材料共同制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；

或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面后，再将表面活性剂涂布、喷涂、浸渍、印刷或打印在电极活性材料表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器。

或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面，制成电极；将表面活性剂添加于电解液中，在正极与负极之间设置隔膜后，添加所得电解液组装成超级电容器。

或采用上述任意两种或两种以上方法进行操作，组装成超级电容器。

所述超级电容器的制备方法中，其表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种，具体为脂肪铵盐、鏻化合物、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、脂肪酰肽缩合物、烷基咪唑啉盐、烷基吡啶盐、羟基胺、氟化物、聚氧乙烯醚型，多元醇型、氟碳型、烷基醇酰胺型表面活性剂中的至少一种；优选非离子表面活性剂，更优选聚氧乙烯醚型，多元醇型、氟碳型、烷基醇酰胺型非离子表面活性剂。

其表面活性剂的含量为所处理电极活性材料或电解质重量的0.001~1%，优选表面活性剂的含量为0.01~0.5wt%，更优为0.05~0.1wt%。

所述电极活性材料为石墨、炭黑、乙炔黑中的至少一种。

所述粘接剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟甲基甲基纤维素、羧甲基纤维素、丁苯橡胶中的至少一种。

所述集流体为铝、铜、镍、钽、钛、铅、不锈钢、石墨、导电聚合物材料或石墨烯的箔片、网状物或块状物。

所述隔膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚丙烯聚乙烯复合膜、无机陶瓷膜、纸隔膜或无纺布隔膜，该隔膜可防止正极与负极直接接触而产生短路，但允许离子的传导。

所述组装是将超级电容器内部的电极以叠层、卷绕等方式组装成片状、方形、扣式、圆柱状中的任意一种，也可以组装成不规则形状。

本发明的显著优点在于：本发明电极或电解液中包含表面活性剂，以提高超级电容器中电极的比电容量、降低超级电容器的内阻，最终提高超级电容器的能量密度和功率密度，且其制备工艺简单、性能可控，具有良好的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。