一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域。一種電極材料，包括含碳活性物質(zhì)、含氟表面活性劑、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑。電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：1)在電極材料含碳活性物質(zhì)中加入導(dǎo)電劑、含氟表面活性劑進(jìn)行球磨、混煉；2)將上述混合物中加入粘結(jié)劑、溶劑進(jìn)行調(diào)漿得到漿料；3)將漿料涂覆于集流體上，延壓，干燥，成型，制得超級(jí)電容器。該方法制備工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率良好，制備的超級(jí)電容器內(nèi)阻低、靜電容量高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，屬于材料科學(xué)領(lǐng) 域，尤其是電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 超級(jí)電容器(雙電層電容器)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種高能量電能存儲(chǔ)元件，具有 高功率密度、高循環(huán)壽命、可快速?zèng)_放電和對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電機(jī)調(diào)節(jié) 器、傳感器、微機(jī)存儲(chǔ)器的后備電源、機(jī)動(dòng)車(chē)輛的啟動(dòng)裝置、風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)等 潔凈能源系統(tǒng)，因而受到關(guān)注。
[0003]超級(jí)電容器作為一種性能優(yōu)異的能源儲(chǔ)存裝置，目前已成為材料、電力、電子、物 理、化學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。主要研究目標(biāo)是制備高能量密度和高功率密 度的致密能源所需的低成本電極材料，和工作電壓高、電化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)電率高和使用壽 命長(zhǎng)的電解質(zhì)體系材料，并在此基礎(chǔ)上制備高功率密度、高能量密度和性能穩(wěn)定的可用于 各種電子設(shè)備的后備電源和電動(dòng)汽車(chē)混合動(dòng)力系統(tǒng)等方面的超級(jí)電容器儲(chǔ)能器件。
[0004]通常超級(jí)電容器用電極，是將含有作為活性物質(zhì)的碳材料與粘結(jié)劑以及根據(jù)需要 添加的導(dǎo)電劑等組合物，與作為集流體的金屬箱或金屬網(wǎng)狀物等加以層壓成型，從而制成 超級(jí)電容器電極。
[0005] 作為超級(jí)電容器電極的電極材料及制備方法，在專(zhuān)利(JP2-235320JP9-306789) 中介紹了將含碳材料與聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物構(gòu)成的粘結(jié)劑進(jìn)行混煉或與液態(tài) 潤(rùn)滑劑一起作為電極形成用組合物，進(jìn)行加壓成型制備電極的方法。然而，在使用PTFE作為 粘結(jié)劑時(shí)，與活性炭進(jìn)行混煉時(shí)必須將PTFE做成纖維狀，同時(shí)由于纖維化部分與未纖維化 部分在電極成型為薄膜時(shí)其表面容易產(chǎn)生凸凹，電極強(qiáng)度不足，所制得的超級(jí)電容器性能 很難保持均一性。
[0006] 作為采用PTFE以外的粘結(jié)劑，在專(zhuān)利(JP4-22062)中介紹了將塑料粉與活性炭混 合，在塑料粉的軟化點(diǎn)附近溫度下成型，形成電極層的方法。采用該方法得到的電極柔韌性 差，在卷繞時(shí)電極層容易產(chǎn)生裂紋或從集流體上脫落，從而嚴(yán)重影響超級(jí)電容器的性能。
[0007] 另外，在專(zhuān)利(JP8-250380)中提出將苯乙烯-丁二烯橡膠或丙烯腈-丁二烯橡膠的 二甲苯溶液與活性炭混合，干燥后得到的混合物進(jìn)行加壓成型制備超級(jí)電容器電極層的方 法，該方法工序煩雜，所得到的超級(jí)電容器的性能，尤其是高溫性能較差。
[0008] 采用塑料粉作為粘結(jié)劑或苯乙烯-丁二烯橡膠以及丙烯腈-丁二烯橡膠的二甲苯 溶液作為粘結(jié)劑時(shí)，由于粘結(jié)劑直接覆蓋電極活性物質(zhì)表面，致使其有效面積降低，因而致 使超級(jí)電容器的容量下降。另外，PTFE的過(guò)量使用及分散不均，將導(dǎo)致電極活性物質(zhì)含量下 降及使其強(qiáng)度不足，影響超級(jí)電容器的性能。
[0009] 在專(zhuān)利(CN101151692)中公開(kāi)了一種將從富勒烯煤中得到的提取物經(jīng)高溫處理得 到新的含碳材料，同活性炭混合或單獨(dú)使用，可以保持活性炭的靜電容量的同時(shí)，還可以降 低超級(jí)電容器的內(nèi)阻。但該種碳材料來(lái)源難以保證，且質(zhì)量難以控制，因此難以在超級(jí)電容 器的實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中，超級(jí)電容器電極制備存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供 一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，該方法制備工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率良好， 制備的超級(jí)電容器內(nèi)阻低、靜電容量高。
[0011] 本發(fā)明的一種電極材料，所述電極材料由含碳活性物質(zhì)、含氟表面活性劑、粘結(jié) 劑、導(dǎo)電劑和溶劑制備而成；其中，按質(zhì)量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質(zhì)= 0.01~ 10 % ;粘結(jié)劑:含碳活性物質(zhì)=0.01~20 % ;導(dǎo)電劑:含碳活性物質(zhì)=0.01~15 % ;溶劑:含 碳活性物質(zhì)=60~80 % ;
[0012] 所述的含碳活性物質(zhì)為高比面積活性炭，活性炭納米管，碳纖維或石墨烯中的一 種；
[0013] 所述的含氟表面活性劑為含氟磺酰胺類(lèi)化合物A和/或含氟磺酰胺類(lèi)化合物B中的 一種或幾種的混合物；
[0014] 含氟磺酰胺類(lèi)化合物A為含有烷基(n = 0)或聚氧乙烯醚(η多1)結(jié)構(gòu)特征的化合 物，其結(jié)構(gòu)通式為Α1或Α2，其中:n>0;Rf為具有碳鏈長(zhǎng)度多4的全氟烷基;R為烷基、烯基、烷 氧基或氰基中的一種；
[0016] 含氟磺酰胺類(lèi)化合物B為含有季銨鹽結(jié)構(gòu)特征的化合物，其結(jié)構(gòu)通式為B1或B2，其 中：re為具有碳鏈長(zhǎng)度多4的全氟烷基;R 1為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R2 為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R3為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的 一種，R 4為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，X-是鹵素負(fù)離子或酸根中的一種；
[0017]
[0018] 所述的粘結(jié)劑為含氟樹(shù)脂或/和聚烯烴化合物中的一種或幾種；
[0019] 所述的導(dǎo)電劑為ketjen炭黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、納米石墨、碳納米管或?qū)?電石墨中的一種或幾種；
[0020] 所述的溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物;其中，溶劑為幾種 混合物時(shí)，比例為任意比。
[0021] 所述的電極材料，按質(zhì)量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質(zhì)= 0.05~5%;粘結(jié) 劑:含碳活性物質(zhì)=ο. 5~10 % ;導(dǎo)電劑:含碳活性物質(zhì)=0.5~10 %。
[0022]所述的鹵素負(fù)離子為氟離子、氯離子、溴離子或碘離子，所述的酸根包括HSOf或 RCOO-〇
[0023]所述的含氟樹(shù)脂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE);所述的聚烯烴化 合物包括丁苯橡膠(SBR)或羧甲基纖維素(CMC)。
[0024] 本發(fā)明的電極材料的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入含碳活性物質(zhì)、含氟表面活性劑、導(dǎo)電劑，進(jìn)行球 磨、混煉，研磨1~3h，得到混合物；
[0026] (2)按計(jì)量比，向混合物中加入粘結(jié)劑和溶劑，研磨40~60min，得到電極材料，其 中，加入的溶劑質(zhì)量為含碳活性物質(zhì)質(zhì)量的60~80%。
[0027] 其中：
[0028] 上述(2)溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾 種混合物時(shí)，比例為任意比。
[0029] 本發(fā)明的采用電極材料，制備電極極片的方法，包括以下步驟：
[0030] 步驟1，調(diào)漿：
[0031] 將電極材料加入溶劑進(jìn)行調(diào)漿，研磨1~2h，得到電極漿料，其中，溶劑質(zhì)量為含碳 活性物質(zhì)質(zhì)量的20~35% ;
[0032]步驟2,涂布集流體：
[0033]將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20~130°C下干燥5~15min，得到厚 度為20~300μπι的極片，其中，集流體厚度為15~20μπι;
[0034] 步驟3,壓延處理：
[0035] 將極片，置于壓力機(jī)上，進(jìn)行壓延處理，形成18~280μπι厚的電極極片。
[0036] 其中：
[0037] 上述的步驟1中，溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶 劑為幾種混合物時(shí)，比例為任意比。
[0038] 上述的步驟2中，集流體為鋁箱或銅箱。
[0039] 上述的步驟2和步驟3中，極片的厚度包括集流體厚度。
[0040] 本發(fā)明的采用電極極片，制備超級(jí)電容器的方法，包括以下步驟：
[0041] ( - )將電極極片干燥，切成兩張寬相等的帶狀電極，將兩張帶狀電極焊接引線條， 在中間夾入隔膜紙，卷成卷芯，將卷芯真空干燥；
[0042] (二)在真空狀態(tài)下，將卷芯浸漬于電解液中；
[0043](三)將卷芯放入鋁殼中封口，制成超級(jí)電容器。
[0044]其中，上述的（一）中，電極極片干燥溫度為120°C，干燥時(shí)間為lOmin;帶狀電極的 寬度為78mm;隔膜紙厚度為30μπι;卷芯的直徑為32mm，高為82mm;卷芯真空干燥的溫度為120 °C，真空干燥時(shí)間為12h;上述的（二）中，電解液濃度為1. OM SBPNBF4/AN;上述的（三）中，鋁 殼的尺寸為Φ 35 X 94，制成2.7V 700F超級(jí)電容器。
[0045]所述的超級(jí)電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50A)，室溫條件下，進(jìn)行循環(huán)測(cè) 試，得到充放電曲線，測(cè)定超級(jí)電容器的容量為716~719F，內(nèi)阻為1.8~1.9πιΩ，循環(huán)容量 保持率為98.3~99.2%。
[0046] 其中，
[0047] 所述的循環(huán)容量保持率為進(jìn)行10萬(wàn)次循環(huán)后的容量與首次循環(huán)的容量比率。
[0048] 本發(fā)明的電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，有益 效果是：
[0049] (1)向超級(jí)電容器電極材料中加入含氟表面活性劑，使得漿料中的電導(dǎo)劑和粘結(jié) 劑等在含碳活性物質(zhì)表面易于分散，分布均勻，在減少用量的同時(shí)，易于形成高效的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)；
[0050] (2)由于該含氟表面活性劑具有良好的鋪展性，因此可以增強(qiáng)極片的導(dǎo)電性，降低 內(nèi)阻；
[0051] (3)該含氟表面活性劑的加入提高了極片的柔韌性和浸潤(rùn)性，因此提高了由該極 片制備的大容量超級(jí)電容器的循環(huán)性能；
[0052] (4)在超級(jí)電容器電極材料中加入含氟表面活性劑，得到的電極材料可高效成型 為超級(jí)電容器用電極，以及采用該電極構(gòu)成的超級(jí)電容器具有低的內(nèi)阻和高的靜電容量， 并減少了漏電流。
[0053] (5)本發(fā)明可以制備內(nèi)阻低、靜電容量大的超級(jí)電容器用的電極材料，該電極材料 使用于超級(jí)電容器的電極及超級(jí)電容器。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例7制備的超級(jí)電容器的充放電曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 以下實(shí)施例將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容并不受此實(shí)施例的限制。
[0056] 實(shí)施例1
[0057] 一種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0.3g的N-丁基-全氟辛基磺 酰胺、6g的PTFE、5g的乙炔黑、40g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0058] 一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0059]步驟1，電極材料的制備：
[0060] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、乙炔黑，進(jìn)行球 磨、混煉，研磨3h，得到混合物；
[0061 ] (2)向混合物中加入PTFE、40g乙醇和30g去離子水，研磨lh，得到電極材料；
[0062]步驟2,電極極片的制備：
[0063] (1)將電極材料加入30g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0064] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于120°C下干燥5min，得到厚度為 220μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為20μπι;
[0065] (3)將電極極片，置于壓力機(jī)上，進(jìn)行壓延處理，形成200μπι厚(包括集流體厚度）的 電極極片；
[0066]步驟3,超級(jí)電容器的制備：
[0067] (1)將電極極片在120°C的干燥lOmin，切成兩張寬為78mm寬帶狀電極，將兩張帶狀 電極焊接引線條，在中間夾入30μηι厚隔膜紙，卷成直徑32mm高82mm卷芯，120 °C真空干燥 12h；
[0068] (2)在真空狀態(tài)下，將卷芯浸漬于電解液中，電解液濃度為1.0M SBPNBF4/AN;
[0069] (3)將卷芯放入Φ 35X94鋁殼中封口，制成2.7V 700F超級(jí)電容器。
[0070] 實(shí)施例2
[0071 ] -種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0 . lg的N-丁基-二（全氟辛 基磺酰胺）、5g的PVDF、6g的ketjen炭黑、30g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0072] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0073]步驟1，電極材料的制備：
[0074] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-丁基-二（全氟辛基磺酰胺）、ketjen炭 黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0075] (2)向混合物中加入PVDF、30g乙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0076]步驟2,電極極片的制備：
[0077] (1)將電極材料加入35g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0078] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0079] 實(shí)施例3
[0080] 一種電極材料，由l〇〇g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.3g的N-(3-(N-十二烷基- N，N-二甲基氨基）丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PTFE、lg的CMC、4g的ketjen炭黑、O.lg的乙炔 黑、30g異丙醇和50g去離子水制備而成；
[0081 ] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0082]步驟1，電極材料的制備：
[0083] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-(3_(N-十二烷基-N，N_二甲基氨基)丙基 全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑、乙炔黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨1.5h，得到混合物；
[0084] (2)向混合物中加入PTFE、CMC、30g異丙醇和50g去離子水，研磨lh，得到電極材料；
[0085]步驟2,電極極片的制備：
[0086] (1)將電極材料加入30g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0087] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0088] 實(shí)施例4
[0089] 一種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0.4g的N-乙基-N-(3-(N-十 二烷基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、lg的CMC、5g的乙炔黑、30g乙醇 和50g去離子水制備而成；
[0090] 一種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0091] 步驟1，電極材料的制備：
[0092] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-乙基-N-(3-(N-十二烷基-N，N-二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、乙炔黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨1.5h，得到混合物；
[0093] (2)向混合物中加入PVDF、CMC、30g乙醇和50g去離子水，研磨40min，得到電極材 料；
[0094]步驟2,電極極片的制備：
[0095] (1)將電極材料加入30g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0096] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0097] 實(shí)施例5
[0098] 一種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.6g的N-丁基-N-(3-(N-辛 基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、5g的ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去 離子水制備而成；
[0099] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0100] 步驟1，電極材料的制備：
[0101] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-丁基-N-(3-(N-辛基-N，N-二甲基氨基） 丙基全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0102] (2)向混合物中加入PVDF、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料； [0103]步驟2,電極極片的制備：
[0104] (1)將電極材料加入20g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0105] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0106] 實(shí)施例6
[0107] 一種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.2g的N-(3-(N-辛基-N，N- 二甲基氨基）丙基二(全氟辛基磺酰胺）、5g的PTFE、5g的乙炔黑、50g乙醇和30g去離子水制 備而成；
[0108] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0109] 步驟1，電極材料的制備：
[0110] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-(3_(N-辛基-N，N_二甲基氨基）丙基二 (全氟辛基磺酰胺）、乙炔黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0111] (2)向混合物中加入PTFE、50g乙醇和30g去離子水，研磨1 h，得到電極材料；
[0112] 步驟2,電極極片的制備：
[0113] (1)將電極材料加入20g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0114]步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0115] 實(shí)施例7
[0116] -種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0. lg的N-丁基-全氟辛基磺 酰胺、〇.2g的N-(3-(N-十二烷基-N，N-二甲基氨基）丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、5g的 ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去離子水制備而成；
[0117] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0118] 步驟1，電極材料的制備：
[0119] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、N-(3_(N-十二烷 基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到混合 物；
[0120] (2)向混合物中加入PVDF、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0121] 步驟2,電極極片的制備：
[0122] (1)將電極材料加入20g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0123] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0124] 本實(shí)施例制備的超級(jí)電容器的充放電曲線圖如圖1所示。
[0125] 對(duì)比例
[0126] 一種電極材料，由lOOg比表面積為2000m2/g的活性炭、lOg的PVDF、2g的CMC、10g的 ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去離子水制備而成；
[0127] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0128] 步驟1，電極材料的制備：
[0129] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭、ketjen炭黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到 混合物；
[0130] (2)向混合物中加入PVDF、CMC、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材 料；
[0131] 步驟2,電極極片的制備
[0132] (1)將電極材料加入20g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0133] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0134] 各實(shí)施例性能測(cè)試對(duì)比
[0135]在2.7-1.35V的電壓范圍內(nèi)，恒流(50A)下進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，在室溫下通過(guò)充放電曲 線確定它的容量和內(nèi)阻，并計(jì)算進(jìn)行10萬(wàn)次循環(huán)后的容量與首次循環(huán)的容量比率。測(cè)試結(jié) 果列于表1中。
[0136]表1
[0139] 由以上測(cè)定結(jié)果對(duì)比可見(jiàn)，采用本發(fā)明制備超級(jí)電容器電極的方法，制備的超級(jí) 電容器容量高，內(nèi)阻低，循環(huán)性能優(yōu)良。
[0140] 實(shí)施例8
[0141] 一種電極材料，由100g活性炭納米管、10g N-丁基-全氟辛基磺酰胺、20g SBR、15g 導(dǎo)電石墨、40g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0142] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0143] 步驟1，電極材料的制備：
[0144] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入活性炭納米管、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、導(dǎo)電石 墨，進(jìn)行球磨、混煉，研磨3h，得到混合物；
[0145] (2)向混合物中加入SBR、40g乙醇和30g去離子水，研磨1 h，得到電極材料；
[0146] 步驟2,電極極片的制備：
[0147] (1)將電極材料加入30g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨2h，得到電極漿料；
[0148] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20°C下干燥15min，得到厚度為 20μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為15μπι;
[0149] (3)將電極極片，置于壓力機(jī)上，進(jìn)行壓延處理，形成18μπι厚（包括集流體厚度）的 電極極片；
[0150] 步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0151] 本實(shí)施例，制備的超級(jí)電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50Α)，室溫條件下，進(jìn) 行循環(huán)測(cè)試，得到充放電曲線，測(cè)定超級(jí)電容器的容量為717F，內(nèi)阻為1.8πιΩ，循環(huán)容量保 持率為98.6%。
[0152] 實(shí)施例9
[0153] 一種電極材料，由100g石墨烯、O.Olg的Ν-乙基-Ν-(3-(Ν-十二烷基-Ν，Ν-二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、o.oig CMC、0.01g的爐黑、30g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0154] -種電極材料及電極極片和超級(jí)電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0155] 步驟1，電極材料的制備：
[0156] (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入石墨烯、N-乙基-N-(3_(N-十二烷基-N，N_二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、爐黑，進(jìn)行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0157] (2)向混合物中加入CMC、30g乙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0158] 步驟2,電極極片的制備：
[0159] (1)將電極材料加入20g去離子水進(jìn)行調(diào)漿，繼續(xù)研磨lh，得到電極漿料；
[0160] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于130°C下干燥5min，得到厚度為 300μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為20μπι;
[0161] (3)將電極極片，置于壓力機(jī)上，進(jìn)行壓延處理，形成280μπι厚(包括集流體厚度）的 電極極片；
[0162] 步驟3制備方法同實(shí)施例1。
[0163] 本實(shí)施例，制備的超級(jí)電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50Α)，室溫條件下，進(jìn) 行循環(huán)測(cè)試，得到充放電曲線，測(cè)定超級(jí)電容器的容量為178F，內(nèi)阻為1.9πιΩ，循環(huán)容量保 持率為98.9%。
[0164] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電極材料，其特征在于，所述電極材料由含碳活性物質(zhì)、含氟表面活性劑、粘結(jié) 劑、導(dǎo)電劑和溶劑制備而成；其中，按質(zhì)量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質(zhì)= 0.01~ 10 % ;粘結(jié)劑:含碳活性物質(zhì)=0.01~20 % ;導(dǎo)電劑:含碳活性物質(zhì)=0.01~15 % ;溶劑:含 碳活性物質(zhì)=60~80 % ; 所述的含碳活性物質(zhì)為高比面積活性炭，活性炭納米管，碳纖維或石墨烯中的一種； 所述的含氟表面活性劑為含氟磺酰胺類(lèi)化合物A和/或含氟磺酰胺類(lèi)化合物B中的一種 或幾種的混合物； 含氟磺酰胺類(lèi)化合物A為含有烷基或聚氧乙烯醚結(jié)構(gòu)特征的化合物，其結(jié)構(gòu)通式為Al 或A2，其中：n>0; Rf為具有碳鏈長(zhǎng)度多4的全氟烷基;R為烷基、烯基、烷氧基或氰基中的一 種-含氟磺酰胺類(lèi)化合物B為含有季銨鹽結(jié)構(gòu)特征的化合物，其結(jié)構(gòu)通式為Bl或B2，其中:Re 為具有碳鏈長(zhǎng)度多4的全氟烷基;R1為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R2為烷 基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R 3為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一 種，R4為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，是鹵素負(fù)離子或酸根中的一種：所述的粘結(jié)劑為含氟樹(shù)脂和/或聚烯烴化合物中的一種或幾種； 所述的導(dǎo)電劑為ketjen炭黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、納米石墨、碳納米管或?qū)щ娛?墨中的一種或幾種； 所述的溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物。2. 如權(quán)利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述的電極材料，按質(zhì)量比，含氟表面活 性劑:含碳活性物質(zhì)=〇. 05~5 % ;粘結(jié)劑:含碳活性物質(zhì)=0.5~10 % ;導(dǎo)電劑:含碳活性物 質(zhì)=0· 5~10% 〇3. 如權(quán)利要求1中所述的電極材料，其特征在于，所述的鹵素負(fù)離子為氟離子、氯離子、 溴離子或碘離子，所述的酸根包括HSO^或RCOO_;所述的含氟樹(shù)脂包括聚偏二氟乙烯或聚四 氟乙烯;所述的聚烯烴化合物包括丁苯橡膠或羧甲基纖維素。4. 權(quán)利要求1中所述的電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)按計(jì)量比，向球磨機(jī)中加入含碳活性物質(zhì)、含氟表面活性劑、導(dǎo)電劑，進(jìn)行球磨、混 煉，研磨1~3h，得到混合物； (2)按計(jì)量比，向混合物中加入粘結(jié)劑和溶劑，研磨40~60min，得到電極材料，其中，加 入的溶劑質(zhì)量為含碳活性物質(zhì)質(zhì)量的60~80%。5. 如權(quán)利要求4所述的電極材料的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為去離子水，乙 醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾種混合物時(shí)，比例為任意比。6. 采用權(quán)利要求1所述的電極材料，制備電極極片的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，調(diào)漿： 將電極材料加入溶劑進(jìn)行調(diào)漿，研磨1~2h，得到電極漿料，其中，溶劑質(zhì)量為含碳活性 物質(zhì)質(zhì)量的20~35%; 步驟2，涂布集流體： 將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20~130°C下干燥5~15min，得到厚度為 20~300μπι的極片，其中，集流體厚度為15~20μπι; 步驟3,壓延處理： 將極片，置于壓力機(jī)上，進(jìn)行壓延處理，形成18~280μπι厚的電極極片。7. 如權(quán)利要求6所述的電極極片的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為去離子水，乙 醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾種混合物時(shí)，比例為任意比；所述的步 驟2中，集流體為鋁箱或銅箱。8. 采用權(quán)利要求6所述的電極極片，制備超級(jí)電容器的方法，其特征在于，包括以下步 驟： (一) 將電極極片干燥，切成兩張寬相等的帶狀電極，將兩張帶狀電極焊接引線條，在中 間夾入隔膜紙，卷成卷芯，將卷芯真空干燥； (二) 在真空狀態(tài)下，將卷芯浸漬于電解液中； (三) 將卷芯放入鋁殼中封口，制成超級(jí)電容器。9. 如權(quán)利要求8所述的超級(jí)電容器的制備方法，其特征在于，所述的（一）中，電極極片 干燥溫度為120 °C，干燥時(shí)間為IOmin;帶狀電極的寬度為78mm;隔膜紙厚度為30μπι;卷芯的 直徑為32mm，高為82mm;卷芯真空干燥的溫度為120°C，真空干燥時(shí)間為12h;上述的（二）中， 電解液濃度為1.0M SBPNBF4/AN;上述的（三）中，鋁殼的尺寸為Φ35Χ94,制成2.7V 700F超 級(jí)電容器。10. 如權(quán)利要求8所述的超級(jí)電容器的制備方法，其特征在于，所述方法制備的超級(jí)電 容器在電壓為2.7~1.35V，恒流(50A)，室溫條件下，進(jìn)行循環(huán)測(cè)試，得到充放電曲線，測(cè)得 超級(jí)電容器的容量為716~719F，內(nèi)阻為1.8~1.9mΩ，循環(huán)容量保持率為98.3~99.2%。
【文檔編號(hào)】H01G11/36GK106024411SQ201610592100
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月26日
【發(fā)明人】李文生, 常亮, 劉永久, 張紫方
【申請(qǐng)人】錦州凱美能源有限公司