一種混合型電容器負(fù)極漿料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及超級(jí)電容器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種混合型電容器負(fù)極漿料制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級(jí)電容器又稱為電化學(xué)電容器，因其具有大電流充放電性能、超長(zhǎng)的循環(huán)使用 壽命以及較高的能量密度，在眾多的儲(chǔ)能器件中受到廣泛的關(guān)注，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于便攜式 數(shù)碼設(shè)備產(chǎn)品、移動(dòng)通訊、混合動(dòng)力大巴和風(fēng)電變槳系統(tǒng)等產(chǎn)品中。近年來(lái)在港機(jī)能量回 饋、軌道交通、軍工裝備等儲(chǔ)能裝備領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景。
[0003] 目前，超級(jí)電容器電極材料主要采用活性炭作為電極儲(chǔ)能材料，但是受制于能量 密度的限制使得越來(lái)越多的目光投向性能穩(wěn)定、充放電速度快的鋰離子電池負(fù)極材料。這 其中以具有"零應(yīng)變"結(jié)構(gòu)、優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性的尖晶石型鈦酸鋰最為突出，成為了新一代超 級(jí)電容器負(fù)極材料的研宄熱點(diǎn)。尖晶石型鈦酸鋰才有由于本身導(dǎo)電性較差，因此生產(chǎn)過(guò)程 中需要將其制成亞微米甚至納米級(jí)材料。此時(shí)，盡管材料粒度的變化能夠使得Li +在電荷 存儲(chǔ)過(guò)程中的離子電阻值下降，產(chǎn)品的大電流充放電性能提高，但由于顆粒間團(tuán)聚現(xiàn)象的 明顯增加、電極材料與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等的混合均一性變差、電極材料與集流體的親和性降 低，最終造成材料在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中涂覆困難，降低了超級(jí)電容器的電化學(xué)性能與生產(chǎn)效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的電容器鈦酸鋰負(fù)極漿料混合均勻性與涂覆性能差 的問(wèn)題，提供了一種步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)的混合型電容器負(fù)極漿料制備 方法，通過(guò)該方法制得的電容器負(fù)極漿料中組分均一穩(wěn)定，涂覆性能好。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 一種混合型電容器負(fù)極漿料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] (1)按以下質(zhì)量百分比稱取各原料：5~10%導(dǎo)電劑，3~5%分散劑，3~5%粘 結(jié)劑，80~89%鈦酸鋰，上述各組分質(zhì)量百分比之和為100% ;同時(shí)稱取質(zhì)量為導(dǎo)電劑、分 散劑、粘結(jié)劑和鈦酸鋰總質(zhì)量40~60%的去離子水。本發(fā)明對(duì)漿料的配方進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)， 整個(gè)配方環(huán)保無(wú)污染，且粘度適中，涂覆性能好。
[0008] (2)向占總水量40~60%的去離子水中加入分散劑，攪拌均勻后靜置12~24h， 得分散母液。
[0009] (3)在分散母液中加入導(dǎo)電劑后在真空條件下攪拌0. 5~lh，待物料冷卻至室溫 時(shí)加入鈦酸鋰并以相同條件攪拌0. 5~lh，待物料冷卻至室溫時(shí)加入粘結(jié)劑和剩余的去離 子水，以相同條件攪拌〇. 5~Ih后將物料冷卻至室溫，得混合漿料。
[0010] (4)對(duì)混合漿料進(jìn)行高速分散20~35min即得混合型電容器負(fù)極漿料。高速分散 時(shí)間十分關(guān)鍵，分散時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使?jié){料的粘度增大，反而分散性會(huì)變差，通過(guò)高速攪拌不僅 效率高，而且能使各組分充分分散，提高漿料的均一性與穩(wěn)定性。
[0011] 作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、碳納米管、石墨烯中的一種或多種。
[0012] 作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑和石墨烯的混合物，或?qū)щ娞己?、碳納米管與石 墨稀的混合物。
[0013] 作為優(yōu)選，導(dǎo)電碳黑與石墨烯的質(zhì)量比為（3~5) : (1~3)，導(dǎo)電碳黑、碳納米管與 石墨稀的質(zhì)量比為（2~4) : (1~3) : (1~3)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述分散劑為羧甲基纖維素鈉。導(dǎo)電劑一般均具有憎水性，在水中不易 分散且易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，本發(fā)明中采用羧甲基纖維素鈉作為分散劑，在高速分散過(guò)程中，羧 甲基纖維素鈉上羧基會(huì)使導(dǎo)電劑顆粒表面帶上負(fù)電荷，并在導(dǎo)電劑顆粒表面形成雙電層， 當(dāng)2個(gè)被包裹的導(dǎo)電劑顆粒相接近時(shí)，同性電荷產(chǎn)生相互排斥，迫使2個(gè)被包裹的導(dǎo)電劑顆 粒分離，從而提高導(dǎo)電劑的分散性，另外羧甲基纖維素鈉還能提高漿料的穩(wěn)定性，漿料不易 發(fā)生沉降。
[0015] 作為優(yōu)選，所述粘結(jié)劑為SBR乳液。
[0016] 作為優(yōu)選，步驟（3)中真空條件下攪拌的工藝參數(shù)為：真空度為0. 09~0.1 MPa， 攪拌速率為100~250r/min。
[0017] 作為優(yōu)選，步驟（7)中高速分散時(shí)的轉(zhuǎn)速為3000~8000r/min。
[0018] 因此，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0019] (1)對(duì)漿料的配方進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，整個(gè)配方環(huán)保無(wú)污染，且粘度適中，涂覆性能 好；
[0020] (2)通過(guò)分步添加各組分以及高速分散保證漿料的均勻性，并通過(guò)添加分散劑羧 甲基纖維素鈉有效解決了導(dǎo)電劑顆粒不易分散的問(wèn)題；
[0021] (3)步驟簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0023] 在本發(fā)明中，若非特指，所有百分比均為重量單位，所有設(shè)備和原料均可從市場(chǎng)購(gòu) 得或是本行業(yè)常用的，下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] (1)按以下質(zhì)量百分比稱取各原料：5%導(dǎo)電劑，3%分散劑，3%粘結(jié)劑，89%鈦酸 鋰；同時(shí)稱取質(zhì)量為導(dǎo)電劑、分散劑、粘結(jié)劑和鈦酸鋰總質(zhì)量40%的去離子水，其中，導(dǎo)電 劑為導(dǎo)電炭黑與石墨烯按質(zhì)量比3 :1混合而成的混合物，分散劑為羧甲基纖維素鈉，粘結(jié) 劑為SBR乳液；
[0026] (2)向占總水量40%的去離子水中加入分散劑，攪拌均勻后靜置12h，得分散母 液；
[0027] (3)在分散母液中加入導(dǎo)電劑后在真空條件下攪拌0. 5h，待物料冷卻至室溫時(shí)加 入鈦酸鋰并以相同條件攪拌〇. 5h，待物料冷卻至室溫時(shí)加入粘結(jié)劑和剩余的去離子水，以 相同條件攪拌〇.5h后將物料冷卻至室溫，得混合漿料，真空條件下攪拌的工藝參數(shù)為：真 空度為〇. 〇9MPa，攪拌速率為lOOr/min ;
[0028] (4)對(duì)混合漿料以轉(zhuǎn)速3000r/min進(jìn)行高速分散20min，即得混合型電容器負(fù)極漿 料。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑與石墨烯按質(zhì)量比2 :1 混合而成的混合物，其余完全相同。
[0031] 實(shí)施例3
[0032] 本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于：導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑與石墨烯按質(zhì)量比5 :