專利名稱：具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超級電容器的制備方法，尤其涉及一種具有膨脹石墨/石墨烯/ 活性炭的超級電容器的制備方法。
背景技術(shù)：
電能儲存裝置是很多領(lǐng)域里重要的裝置(元件)，其重要特征包括能量密度、功率密度、最大充電率、內(nèi)部泄漏電流、等效串聯(lián)電阻和壽命(經(jīng)受住多次充一放電循環(huán)的能力)等。超級電容器也稱為雙電層電容器、電化學(xué)電容器、超電容器、黃金電容、法拉電容， 是一類重要的電能存儲裝置，具有高功率密度(在充電和放電模式中都如此)、接近于傳統(tǒng)可再充電電池的能量密度，長壽命等特征，其實用性在許多能量儲存應(yīng)用中獲得了人們的青睞。超級電容器主要由電極、電解液(電解質(zhì)溶液)和隔離體組成。作為電能儲存元件的電極和電極間的多孔隔離體浸入在電解液中，多孔隔離體允許離子流以兩個方向流過電極之間的電解液。電解液和多孔隔離體可以確保電極彼此間不接觸，避免電流直接在電極之間流動。雙層電荷形成于固體電極和電解液之間的界面。當(dāng)超級電容器的一對電極之間施加電勢時，存在于電解液中的離子被吸引朝向帶有相反電荷的電極表面，并向該電極遷移，保持在電極表面附近形成帶相反電荷的離子層。 該離子層起到了作為靜電電容器的作用，電能主要被儲存在這些離子層與相應(yīng)電極表面的電荷之間的電荷隔離層中。同時，在由勢能誘導(dǎo)的電場的影響下，靜電電能也可以通過電解質(zhì)溶液分子的定向及排列而儲存在超級電容器中，但這種能量儲存模式是次要的。與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器具有高容積(重量)比電容，這是源于(1)其電荷隔離層非常薄，它們的寬度達納米級；(2)其電極可由大比表面積材料制成。因為電容與電極的面積成正比并與電荷隔離層的寬度成反比，所以超級電容器大的有效表面積和窄的電荷隔離層的組合效果使得其與相似大小和重量的傳統(tǒng)電容器相比具有非常高的電容。超級電容器的高電容使得電容器能接收、儲存，以及釋放大量的電能。儲存在電容器中的有效電能可以利用下式來確定
權(quán)利要求
1.一種具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法，所述超級電容器的電極由若干層集電極和活性電極膜組合而成，其特征是所述活性電極膜包括下列重量原料組份預(yù)處理膨脹石墨1-80份、石墨烯1-80份、活性炭1-80份、粘結(jié)劑3-20份、導(dǎo)電性碳 1-20份，將以上5種原料混合均勻成型后即為活性電極膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是電容器包括集電極、活性電極膜和多孔隔離體，從上而下依次連接集電極、活性電極膜、多孔隔離體、活性電極膜、集電極組裝成電容器，活性電極膜和多孔隔離體浸泡在電解液中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是所述的電容器包括集電極、活性電極膜和多孔隔離體，從上而下依次連接多孔隔離體、活性電極膜、集電極、活性電極膜、多孔隔離體、活性電極膜、集電極、活性電極膜形成電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是所述預(yù)處理膨脹石墨，處理方法為將膨脹石墨與水混合后加入分散劑再進行研磨處理，最后干燥；處理過程中用的分散劑可以是可選的以下試劑的一種或多種聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸鹽；處理過程中的研磨可以是可選的以下設(shè)備的一種或多種各種球磨機、各種沖擊式磨機、行星磨磨機、盤式磨粉機、針盤式磨粉機、 反向噴嘴氣流粉碎機、流床氣流粉碎機、錘式粉碎機機、費里茨磨粉機、對轉(zhuǎn)攪拌機、輥式破碎機、機械融合處理器甚至研缽研磨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是粘結(jié)劑可以包括聚四氟乙烯和/或各種其他氟聚合物顆粒、或聚丙烯、或聚乙烯、 或共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是混合方式可為干混或預(yù)濕混后干混來完成；干混操作可包括通過將相應(yīng)成分的處理后膨脹石墨與石墨烯、活性炭、可選的導(dǎo)電性碳和粘結(jié)劑進行干混來混合；預(yù)濕混后干混操作可包括將相應(yīng)成分的預(yù)處理后膨脹石墨與石墨烯、活性炭、可選的導(dǎo)電性碳在水或酒精中濕混均勻，干燥后和粘結(jié)劑進行干混來混合；混合操作處理可選以下設(shè)備的一種或多種各種球磨機、各種沖擊式磨機、行星磨磨機、盤式磨粉機、針盤式磨粉機、反向噴嘴氣流粉碎機、流床氣流粉碎機、錘式粉碎機機、費里茨磨粉機、對轉(zhuǎn)攪拌機、輥式破碎機、機械融合處理器甚至研缽研磨；干燥可選擇一切自然或/和電熱干燥法。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法， 其特征是所述電容器包括超級電容器、雙電層電容器、電化學(xué)電容器、超電容器、黃金電容、 法拉電容所有電能存儲裝置。
全文摘要
一種具有膨脹石墨/石墨烯/活性炭的超級電容器的制備方法，所述超級電容器的電極由若干層集電極和活性電極膜組合而成，其特征是所述活性電極膜包括下列重量原料組份預(yù)處理膨脹石墨1-80份、石墨烯1-80份、活性炭1-80份、粘結(jié)劑3-20份、導(dǎo)電性碳1-20份，將以上5種原料混合均勻成型后即為活性電極膜。本發(fā)明的技術(shù)效果是電極原料便宜易于大量獲取；電極及儲能裝置制備工藝簡單可大規(guī)模生產(chǎn)；儲能裝置能量密度高、功率密度高、最大充電率大、內(nèi)部泄漏電流小、等效串聯(lián)電阻小和壽命長。因此具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。
文檔編號H01G9/058GK102509642SQ20111036908
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者余泉茂, 王仁清, 胡光輝, 鄧梅根 申請人:余泉茂