[发明专利]一种超级电容器用碳薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器用碳薄膜的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将多孔碳材料、导电剂和粘结剂混合均匀；将混合均匀的物料投入加热至80‑140℃的高温对辊机中，调整高温对辊机的压力为30‑60吨，物料挤压成型为碳薄膜。本发明使用高温高压对辊机挤压原料成型碳薄膜，且通过调节碳薄膜中各物质组分比例，使得碳薄膜具有高韧性和高密度，此制备方法简单易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器用碳薄膜的制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型的能快速充/放电的绿色储能装置。它具有传统电解电容器和电池的双重功能，其功率密度远高于电池，且比电池充放电速度快很多；能量密度远高于传统的电解电容器。与传统电解电容器和电池相比较，超级电容器具有体积小，能量密度大，充放电速度快，循环寿命长，放电功率高，工作温度范围宽(-40℃～85℃)，可靠性好及成本低廉等优点。因此，超级电容器正已成为一种新型、高效、实用、绿色环保的快速充放电储能器件。在能源、汽车、医疗卫生、电子、军事等领域都有十分广泛的应用前景。

碳薄膜是超级电容器的核心部件，由活性碳、导电剂和粘结剂等混合组成，其性能好坏对超级电容器的容量、内阻以及可靠性和寿命等均有直接的影响，一般而言，碳薄膜的密度越高，单位重量碳薄膜储存的容量就越高。目前碳薄膜的主要制备方法有聚合物前驱体的浸润和焦化，如中国专利申请(公开号为CN 106645362A)公开一种三维多级孔道碳膜及其制备方法和应用，使用氧化硅纳米线膜为硬模板，在惰性气体保护下通过高温煅烧使得酚醛树脂碳化，然后去除硬模板，得碳膜；有化学或物理气相沉积法，如中国专利(专利号为ZL 200910021718.8)公开了在基底上通过混合烃类气体的还原反应沉积出多孔碳薄膜；气相沉积和使用聚合物前驱体的方法制备工艺复杂，连续化生产操作困难。此外碳薄膜还有一种简单的物理制备方法，如中国专利申请 (公开号为CN201610424560.9)公开的一种超级电容器极片及其制备方法，其中碳膜通过挤压涂布机或者凹版印刷机碾压而得。采用这种方法制备的碳薄膜导电性不理想，碳薄膜内部各碳层之间的粘结性较差，在超级电容器制备过程中电极容易起层，碳膜内部各物质分散效果不稳定，从而使得所制备的超级电容器性能不稳定，可靠性差，使用寿命缩短。

发明内容

本发明的目的是为了开发一种高韧性高密度碳薄膜，提供一种超级电容器用高韧性高密度碳薄膜的大规模连续化制备方法。该方法过程简单，可实现大规模连续化生产。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种超级电容器用碳薄膜的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将多孔碳材料、导电剂和粘结剂混合均匀；将混合均匀的物料投入加热至80-140℃的高温对辊机中，在30-60吨压力下，物料挤压成型为碳薄膜。

现有技术中，碳薄膜的物理制备方法一般在常温和小于 500MPa的压力碾压下获得，这样制备的碳薄膜如上所述具有很多缺陷，本发明使用对辊机挤出成型，调节温度为80-140℃，调节压力为30-60吨，在高温和高压下，碳薄膜内部各物质分散均匀，各碳层之间的粘结效果良好，从而获得高密度和高韧性的碳薄膜。

作为优选，所述多孔碳材料、导电剂和粘结剂的之质量分数比为75-85％:8-15％:7-10％。

作为优选，所述多孔碳材料包括多孔碳。

进一步优选，所述多孔碳材料为多孔碳与碳酸氢铵的混合物。

多孔碳与碳酸氢铵混合，因碳酸氢铵性质不稳定，在36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃可完全分解，当多孔碳与碳酸氢铵混合料经过对辊机时，对辊机80-140℃的高温使碳酸氢铵完全分解，释放二氧化碳和氨气，通过对辊机30-60吨的压力将释放的气体挤压出去，从而在多孔碳中产生更致密的孔洞结构，提高多孔碳的孔隙率和比表面积，从而提高碳薄膜储存容量。