專利名稱：含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)電容器及其制備方法，特別是涉及含二氧化鈦的一 種電化學(xué)電容器及其制備方法。
背景技術(shù)：
Ru02是目前電容量性能較好的一種現(xiàn)有材料，但是此種材料礦藏資源有限， 在電化學(xué)電容器內(nèi)應(yīng)用這種材料制作正極片，價(jià)格昂貴，不利于廣泛推廣使用。 關(guān)于利用二氧化鈦?zhàn)鳛殡娀瘜W(xué)電容器的電極材料，有關(guān)這一方面的研究比較少。 對二氧化鈦進(jìn)行摻雜改性，提高其容量性能，并將其組裝成鋁塑膜包裝的疊片 電化學(xué)電容器，將此種電容器用在電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車上，可以延長電池的使 用壽命，降低C02的排放，改善環(huán)境，減少污染，從而可以填補(bǔ)電化學(xué)電容器在 此方面的研究空白。二氧化鈦?zhàn)鳛殡娀瘜W(xué)電容器的電極材料，電容量性能好， 其資源豐富，用于制造電化學(xué)電容器的正極片具有成本低、對環(huán)境污染少等優(yōu) 點(diǎn)，因此二氧化鈦將在電化學(xué)電容器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。另外我國鈦的 儲量較多，可以充分利用我國在礦產(chǎn)資源方面的優(yōu)勢，順應(yīng)環(huán)鏡保護(hù)的時(shí)代發(fā) 展要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對Ru02資源有限，價(jià)格昂貴，污染環(huán)境, 不利于廣泛推廣使用的缺陷，提供含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器及其制備方 法，將此種電容器用在電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車上，可以延長電池的使用壽命，降
低C02的排放，改善環(huán)境，減少污染；在我國，鈦的儲量較多，資源豐富，價(jià)格
較低，二氧化鈦將在電化學(xué)電容器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是含二氧化鈦的一種電化學(xué)電
容器，負(fù)極片由活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量
比例制成，其特征是正極片由二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75
85 : 15~10 : 10 5的重量比例制成。
所述二氧化鈦摻雜材料是二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi) 焙燒、將焙燒后的混合物與石墨混合的產(chǎn)物，摻雜金屬的化合物選自鹽酸鹽、 硝酸鹽或硫酸鹽中的一種或幾種，摻雜金屬選自鋁、鈷、鉻、錫、鐵、鎳中的
一種或幾種；導(dǎo)電劑選自乙炔黑、鱗片石墨、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種；粘結(jié) 劑選自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一種或兩種。
含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是包括如下具體步
驟
(1) 、按重量份數(shù)取下列各原料
二氧化鈦 100; 摻雜金屬的化合物 1 10; 石墨 1 10;
(2) 、將步驟(1)中的二氧化鈦與摻雜金屬的化合物混合均勻，將混合物
置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，在爐溫為30(TC的空氣氣氛條件下焙燒1.5 小時(shí)，將焙燒后的混合物與石墨混合，在300轉(zhuǎn)/分的條件下球磨混合3小時(shí)， 制成二氧化鈦摻雜材料；
(3) 、將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 85 : 15 10 : 10 5 的重量比例制成電化學(xué)電容器的正極片，將活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成電化學(xué)電容器的負(fù)極片，選用隔膜、有機(jī)電 解液與正極片、負(fù)極片一起制成電化學(xué)電容器。
在上述制備方法中，摻雜金屬的化合物選自鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽中的 一種或幾種；摻雜金屬選自鋁、鈷、鉻、錫、鐵、鎳中的一種或幾種；導(dǎo)電劑 選自乙炔黑、鱗片石墨、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種；粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯或
聚四氟乙烯中的一種或兩種；隔膜選自聚乙烯、氟化隔膜、磺化隔膜中的一種
有機(jī)電解液選自髙氯酸鋰、六氟磷酸鋰、甲基三乙基四氟硼酸胺中的一種。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用自制的二氧化鈦為正極材料，通過摻雜 改善二氧化鈦的電化學(xué)性能，采用活性炭為對電極，形成混合型電化學(xué)電容器。 二氧化鈦提供氧化還原贗電容，活性炭提供雙電層電容，通過此法提高電化學(xué) 電容器的能量密度和功率密度；對二氧化鈦進(jìn)行摻雜改性，提高其容量性能， 并將其組裝成鋁塑膜包裝的疊片電化學(xué)電容器，將此種電容器用在電動(dòng)工具和 電動(dòng)汽車上，可以延長電池的使用壽命，降低C02的排放，改善環(huán)境，減少污染； 二氧化鈦?zhàn)鳛殡娀瘜W(xué)電容器的電極材料，電容量性能好，其資源豐富，用于制 造電化學(xué)電容器的正極片具有成本低、對環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。由于鈦的儲量較 多，資源豐富，價(jià)格較低，二氧化鈦將在電化學(xué)電容器領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前 景；應(yīng)用本發(fā)明，將產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，本實(shí)施例所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，負(fù)極片由活性 炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照80 : 12 : 8的重量比例制成，其特征是正極片由二
氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照so : 12 : 8的重量比例制成。
所述二氧化鈦摻雜材料是二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi)
焙燒、將焙燒后的混合物與石墨混合的產(chǎn)物，摻雜金屬的化合物選擇鹽酸鹽； 摻雜金屬選擇鋁；導(dǎo)電劑選擇乙炔黑；粘結(jié)劑選擇聚偏氟乙烯。
含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是包括如下具體步
驟
(1)、按重量份數(shù)取下列各原料
二氧化鈦 100; 摻雜金屬的化合物 5;
石墨 5:
(2) 、將步驟(1)中的二氧化鈦與摻雜金屬的化合物混合均勻，將混合物 置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，在爐溫為30(TC的空氣氣氛條件下焙燒1.5 小時(shí)，將焙燒后的混合物與石墨混合，在300轉(zhuǎn)/分的條件下球磨混合3小時(shí)， 制成二氧化鈦摻雜材料；
(3) 、將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照80 : 12 : 8的重量比例
制成電化學(xué)電容器的正極片，將活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照80 :12 : 8的重
量比例制成電化學(xué)電容器的負(fù)極片，選用隔膜、有機(jī)電解液與正極片、負(fù)極片
一起制成電化學(xué)電容器。
在上述制備方法中，摻雜金屬的化合物選擇鹽酸鹽；摻雜金屬選擇鋁；導(dǎo) 電劑選擇乙炔黑；粘結(jié)劑選擇聚偏氟乙烯；隔膜選擇聚乙烯；有機(jī)電解液選擇
高氯酸鋰(碳酸乙烯酯碳酸二乙酯=1: i)。
電化學(xué)電容器具體制備過程分為如下五個(gè)環(huán)節(jié)
1、 制片選擇箔材、正負(fù)級配料，正極物料比例為二氧化鈦摻雜材料 導(dǎo)電劑粘結(jié)劑=80 : 12 : 8;負(fù)極物料比例為活性炭導(dǎo)電劑粘結(jié)劑=80 : 12 : 8;按照容量要求設(shè)計(jì)極片尺寸，確定涂布工藝，進(jìn)行正、負(fù)極片涂布；涂
布后輥壓極片；將輥壓后的極片裁大片；按照工藝要求將大片裁分切小片；將 裁分好的正負(fù)極片烘烤；稱重，分檔，全檢將稱完重的負(fù)極片進(jìn)行全檢，不 良極片進(jìn)行歸類，并統(tǒng)計(jì)數(shù)量；極耳焊接，極耳整平用輥輪將負(fù)極極耳整平; 正負(fù)極耳貼絕緣膠紙；正負(fù)極刷片。
2、 組裝根據(jù)正極極片尺寸裁隔膜；對疊片后的電芯，進(jìn)行熱壓，測巻芯 是否短路；按照既定的尺寸規(guī)格沖外殼鋁塑膜盒；電芯入盒、封口、封邊。
3、 注液、熱冷壓烘烤，電容器極片烘烤溫度為75度 85度，烘烤時(shí) 間為10 12小時(shí)，干燥完成的電池應(yīng)盡快轉(zhuǎn)移到手套箱內(nèi)，擱置O. 5小時(shí)開 始注液；真空吸附；真空封口；氣袋邊加固；電容器擱置；熱壓熱壓電容器 數(shù)量6個(gè)/次,熱壓時(shí)電容器均勻分布于模具上，熱壓溫度95士5度，熱壓氣壓 450土50兆帕，熱壓時(shí)間80秒鐘；冷壓冷壓電容器數(shù)量6個(gè)/次，電容器均勻 分布于模具上，冷壓溫度《35度，冷壓氣壓250土50兆帕，冷壓時(shí)間80秒鐘。
4、 檢測活化，內(nèi)阻測試，配對組合；循環(huán)及其他性能測試。
5、 包裝包裝后出廠。
實(shí)施例2，本實(shí)施例所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，負(fù)極片由活性 炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75: 15: IO的重量比例制成，其特征是正極片由二
氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 :15 : io的重量比例制成。
所述二氧化鈦摻雜材料是二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi)
焙燒、將焙燒后的混合物與石墨混合的產(chǎn)物，摻雜金屬的化合物選擇硝酸鹽； 摻雜金屬選擇鈷；導(dǎo)電劑選擇鱗片石墨；粘結(jié)劑選擇聚四氟乙烯。
含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是包括如下具體步
驟
(1) 、按重量份數(shù)取下列各原料
二氧化鈦 100; 摻雜金屬的化合物 10; 石墨 1;
(2) 、將步驟(1)中的二氧化鈦與摻雜金屬的化合物混合均勻，將混合物 置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，在爐溫為300r的空氣氣氛條件下焙燒1.5 小時(shí)，將焙燒后的混合物與石墨混合，在300轉(zhuǎn)/分的條件下球磨混合3小時(shí)， 制成二氧化鈦摻雜材料；
(3) 、將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 : 15 : 10的重量比例
制成電化學(xué)電容器的正極片，將活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 :15 : io的重
量比例制成電化學(xué)電容器的負(fù)極片，選用隔膜、有機(jī)電解液與正極片、負(fù)極片 一起制成電化學(xué)電容器。
在上述制備方法中，摻雜金屬的化合物選擇硝酸鹽；摻雜金屬選擇鈷；導(dǎo) 電劑選擇鱗片石墨；粘結(jié)劑選擇聚四氟乙烯；隔膜選擇氟化隔膜；有機(jī)電解液
選擇六氟磷酸鋰(碳酸乙烯酯碳酸二乙酯碳酸二甲酯=1 :i:i)。
電化學(xué)電容器具體制備過程與實(shí)施例l相同(但正極片、負(fù)極片的制成比 例及實(shí)施例2中對材料的選擇例外)，在此不再重復(fù)描述。
實(shí)施例3，本實(shí)施例所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，負(fù)極片由活性
炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照85 : io : 5的重量比例制成，其特征是正極片由二
氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照85 : io : 5的重量比例制成。
所述二氧化鈦摻雜材料是二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi)
焙燒、將焙燒后的混合物與石墨混合的產(chǎn)物；摻雜金屬的化合物選擇硫酸鹽； 摻雜金屬選擇錫；導(dǎo)電劑選擇導(dǎo)電炭黑；粘結(jié)劑選擇聚四氟乙烯。
含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是包括如下具體步
驟
(1) 、按重量份數(shù)取下列各原料
二氧化鈦 100; 摻雜金屬的化合物 1; 石墨 10;
(2) 、將步驟(1)中的二氧化鈦與摻雜金屬的化合物混合均勻，將混合物 置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，在爐溫為300'C的空氣氣氛條件下焙燒1.5 小時(shí)，將焙燒后的混合物與石墨混合，在300轉(zhuǎn)/分的條件下球磨混合3小時(shí)， 制成二氧化鈦摻雜材料；
(3) 、將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照85 : 10 : 5的重量比例
制成電化學(xué)電容器的正極片，將活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照85 : io : 5的重
量比例制成電化學(xué)電容器的負(fù)極片，選用隔膜、有機(jī)電解液與正極片、負(fù)極片 一起制成電化學(xué)電容器。
在上述制備方法中，摻雜金屬的化合物選擇硫酸鹽摻雜金屬選擇錫；導(dǎo)
電劑選擇導(dǎo)電炭黑；粘結(jié)劑選擇聚四氟乙烯；隔膜選擇磺化隔膜；有機(jī)電解液
選擇甲基三乙基四氟硼酸胺(碳酸丙烯酯)。
電化學(xué)電容器具體制備過程與實(shí)施例1相同(但正極片、負(fù)極片的制成比 例及實(shí)施例3中對材料的選擇例外)，在此不再重復(fù)描述。
以上所述僅是本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例，應(yīng)予理解的是，對于本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的原理的前提下，還可以對本發(fā)明作出若干改進(jìn)， 故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的方法、特征及原理所做的等效變化或修飾， 同樣屬于本發(fā)明專利申請保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，負(fù)極片由活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成，其特征是正極片由二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，其特征是所述二氧化鈦摻雜材料是二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi)焙燒、 將焙燒后的混合物與石墨混合的產(chǎn)物，摻雜金屬的化合物選自鹽酸鹽、硝酸鹽 或硫酸鹽中的一種或幾種，摻雜金屬選自鋁、鈷、絡(luò)、錫、鐵、鎳中的一種或 幾種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，其特征是導(dǎo) 電劑選自乙炔黑、鱗片石墨、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，其特征是粘 結(jié)劑選自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一種或兩種。
5、 含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是包括如下具體 步驟(1) 、按重量份數(shù)取下列各原料二氧化鈦 100; 摻雜金屬的化合物 1 10; 石墨 1 10;(2) 、將步驟(1)中的二氧化鈦與摻雜金屬的化合物混合均勻，將混合物置于坩堝中，將坩堝置于馬弗爐內(nèi)，在爐溫為3001C的空氣氣氛條件下焙燒L5 小時(shí)，將焙燒后的混合物與石墨混合，在300轉(zhuǎn)/分的條件下球磨混合3小時(shí)， 制成二氧化鈦摻雜材料；(3) 、將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成電化學(xué)電容器的正極片，將活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75 85 : 15 10 : 10 5的重量比例制成電化學(xué)電容器的負(fù)極片，選用隔膜、有機(jī)電 解液與正極片、負(fù)極片一起制成電化學(xué)電容器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其 特征是摻雜金屬的化合物選自鹽酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽中的一種或幾種，摻 雜金屬選自鋁、鈷、鉻、錫、鐵、鎳中的一種或幾種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其 特征是導(dǎo)電劑選自乙炔黑、鱗片石墨、導(dǎo)電炭黑中的一種或幾種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其 特征是粘結(jié)劑選自聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯中的一種或兩種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是隔膜選自聚乙烯膜、氟化隔膜、磺化隔膜中的一種。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，其特征是有機(jī)電解液選自髙氯酸鋰、六氟磷酸鋰、甲基三乙基四氟硼酸胺中的一種。
全文摘要
含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器，負(fù)極片由活性炭、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成，正極片由二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成。含二氧化鈦的一種電化學(xué)電容器的制備方法，包括按重量份數(shù)取下列各原料二氧化鈦100；摻雜金屬的化合物1～10；石墨1～10；將二氧化鈦和摻雜金屬的化合物混合后在馬弗爐內(nèi)焙燒、將焙燒后的混合物與石墨混合，得到二氧化鈦摻雜材料；將二氧化鈦摻雜材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑按照75～85∶15～10∶10～5的重量比例制成電化學(xué)電容器的正極片。由本方法制成的電容器用在電動(dòng)工具和電動(dòng)汽車上，對環(huán)境可以減少污染。
文檔編號H01G9/042GK101359534SQ20081014190
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月18日
發(fā)明者唐致遠(yuǎn), 徐宗偉, 李中延, 虹 王 申請人:東莞市邁科科技有限公司