CN101845281A - 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器 - Google Patents

粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器 Download PDF

Info

Publication number
CN101845281A
CN101845281A CN201010129903A CN201010129903A CN101845281A CN 101845281 A CN101845281 A CN 101845281A CN 201010129903 A CN201010129903 A CN 201010129903A CN 201010129903 A CN201010129903 A CN 201010129903A CN 101845281 A CN101845281 A CN 101845281A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
tackiness agent
tetrafluoroethylene
polyvinylpyrrolidone
adhesive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201010129903A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101845281B (zh
Inventor
陈照平
阮殿波
陈胜军
陈照荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo CRRC New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
SUPREME POWER SYSTEMS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUPREME POWER SYSTEMS CO Ltd filed Critical SUPREME POWER SYSTEMS CO Ltd
Priority to CN201010129903.1A priority Critical patent/CN101845281B/zh
Publication of CN101845281A publication Critical patent/CN101845281A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101845281B publication Critical patent/CN101845281B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/10—Housing; Encapsulation
    • H01G2/103—Sealings, e.g. for lead-in wires; Covers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

本发明公开了粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器。所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠；本发明还公开了一种制造电极的方法以及由该方法制得的电极，其中，所述方法采用所述粘合剂制造所述电极；本发明进一步公开采用所述电极作为正极和/或负极的超级电容器。本发明的粘合剂能够在电极材料颗粒之间形成网络结构，并与铝箔金属之间具有良好的粘附特性，利用所述粘合剂制得的电极具有良好的电学特性和结构强度；基于所述电极所组装电容器具有良好的储能特性和稳定特性，在工业、交通、电子、军事等领域广泛应用。

Description

粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器
技术领域
本发明涉及超级电容器制造技术领域，特别是涉及用于制造超级电容器的新型粘合剂以及采用所述粘合剂制造超级电容器电极的方法。
背景技术
超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，此外它还具有免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电池特性的新型电子元件。碳材料性质是决定“双电层型”超级电容器性能的决定因素。所述碳材料性质包括碳材料的比表面积、孔径分布、电化学稳定性和电导率等。经研究，满足要求的碳材料有活性碳、纳米碳纤维、纳米碳管等，与此相关的比较典型的专利有US6955694)、CA1408121A和ZL03124290.1。超级电容器的核心组件是其电极，电极性能与材料(尤其是活性碳材料)在金属基体表面的粘附强度密切相关，制约粘合强度的关键因素是粘合剂。传统工艺中多采用聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠作为粘合剂，但是这种粘合剂存在与铝箔基体之间粘结强度不高的问题。因此，超级电容器的电极制造领域非常需要一种能够提高与铝箔基体之间的粘结强度的粘合剂。
发明内容
本发明的目的是提出一种新型粘合剂，采用该粘合剂制备电极的方法，采用以所述方法制备的电极作为正极和/或负极的超级电容器。具体地说，本发明采用如下技术方案来实现其目的：
1、一种粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠。
2、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为10质量％至30质量％。
3、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚四氟乙烯的含量为10质量％至30质量％。
4、如技术方案1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的质量比为2∶2∶6。
5、一种制造电极的方法，其中，所述方法采用技术方案1至5任一项所述的粘合剂制造。
6、如技术方案5所述的方法，其中，所述电极采用铝箔基体表面浆料涂覆工艺制造。
7、如技术方案6所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
1)加热纯净水至80℃，加羧甲基纤维素钠，搅拌55至65分钟；
2)加入聚四氟乙烯，搅拌55至65分钟；
3)加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌55至65分钟；
4)加入电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理，得到浆料；
5)将所述浆料均匀涂覆于铝箔基体两侧；和
6)采用290℃至310℃进行热辊压处理。
8、如技术方案7所述的方法，其中，所述电极材料为活性碳材料。
9、由技术方案5至8任一项所述的方法制得的电极。
10、一种超级电容器，其中，所述超级电容器的正极和/或负极为技术方案8所述的电极。
本发明的粘合剂由于包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠，使得该粘合剂与铝箔金属之间具有良好的粘附特性；由于采用所述粘合剂，由本发明的方法所制造的电极具有良好的电学特性，同时其结构强度得到有效的提高；采用所述电极作为正极和/或负极的超级电容器具有良好的可靠性，储能密度大，放电功率高，性能稳定，在工业不间断电源、电动车辆、风力发电、军用大功率电源、无线电通讯等领域具有十分广泛的应用。
附图说明
图1为超级电容器结构示意图
所述电极可采用刺铆、焊接等方法连接引流条，然后经叠加和卷绕等工艺后形成电极芯，将引流条与电极端子连接后放入不锈钢或铝质外壳中以压延或焊接方式连接顶盖后完成干态封装，对干态封装半成品进行真空烘干等脱水处理以最大程度去除电容器内部的水分，最后灌注电解液并完成电容器组装。
具体实施方式
本发明公开了一种用于电极制造的粘合剂、采用所述粘合剂所制造的电极、以及以所述电极作为正极和/或负极的超级电容器。
具体地说，第一方面，本发明提供了一种粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠。
由于所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠，因此与含有聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的传统粘合剂相比，本发明的粘合剂与铝箔金属之间具有良好的粘附特性，因此该粘合剂与铝箔基体之间的粘结强度得到有效的提高。
优选的是，本发明粘合剂中的所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为10质量％至30质量％。如果所述含量过高，则可能会出现电极板结、脆性增加等现象；如果过低，则可能会出现粘合剂与铝箔基体之间粘结强度降低、材料脱落等现象。
另外优选的是，本发明粘合剂中的所述聚四氟乙烯的含量为10质量％至30质量％。如果所述含量过高，则可能会出现电极内阻升高等现象；如果过低，则可能会出现材料颗粒之间结合强度降低等现象。
另外优选的是，本发明粘合剂中的所述聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的质量比为2至6∶6至2∶6，尤其优选为2∶2∶6。
第二方面，本发明提供了一种制造电极的方法，其中，所述方法采用本发明第一方面所述的粘合剂制造。
本发明对制造所述电极的具体工艺没有特别的限制，但是优选的是，在所述方法中，采用铝箔基体表面浆料涂覆工艺来制造电极。工艺过程例如可以为加热纯净水至80℃，依次加入加羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯和聚乙烯吡咯烷酮并充分搅拌。然后加入适量的电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理。将所制备好浆料均匀涂覆于铝箔基体两侧，然后采用高温热辊压方法处理。经高温热辊压法处理后的电极粘合剂可形成一种丝状网络结构，有利于提高电极中材料颗粒之间的结合强度。
更优选的是，本发明的方法包括如下步骤：
1)加热纯净水至80℃，加羧甲基纤维素钠，搅拌55分钟至65分钟；
2)加入聚四氟乙烯，搅拌55分钟至65分钟；
3)加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌55分钟至65分钟；
4)加入电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理，得到浆料；
5)将所述浆料均匀涂覆于铝箔基体两侧；和
6)采用290℃至310℃进行热辊压处理。
本发明对电极材料没有特别的限制，可以采用活性碳电极材料、碳纤维电极材料、碳气凝胶电极材料或碳纳米管电极材料。更优选的是具有高比表面积的活性碳电极材料。
第四方面，本发明提供了由本发明的方法制得的电极，尤其是采用铝金属材料制备的电极，例如采用铝箔基体的活性碳电极。
第五方面，本发明提供了一种超级电容器，所述超级电容器采用本发明第四方面制造的电极作为正极和/或负极。
超级电容器结构如图1所示：其中1为正极，2为隔膜，3为负极，4为电极芯，5为引流体，6为顶盖，7为电极端子，8为外壳。
可采用刺铆、焊接等方法连接引流条，然后经叠加和卷绕等工艺后形成电极芯，将引流条与电极端子连接后放入不锈钢或铝质外壳中以压延或焊接方式连接顶盖后完成干态封装，对干态封装半成品进行真空烘干等脱水处理以最大程度去除电容器内部的水分，最后灌注电解液并完成电容器组装。
实施例
以下通过实施例对本发明的优选实施方式进行进一步的说明，但是实施例仅为说明目的，不能解释为对本发明的范围的限制，换言之，本发明的范围不限于这些实施例。
实施例1
电极浆料制备详细工艺如下：加热纯净水至80℃，加羧甲基纤维素钠，搅拌60分钟(下文简称第一搅拌时间)，加入聚四氟乙烯，继续搅拌60分钟(下文简称第二搅拌时间)，加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌60分钟(下文简称第三搅拌时间)。然后加入活性碳电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理，制得所述粘合剂。聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠之间质量比为2∶2∶6。
按聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、电极材料之间的质量比为2∶2∶6∶90的比例制得浆料。
实施例2至4
采用与实施例1相似的方法制备粘合剂，不同之处在于搅拌时间的差异(参见下表)。
 实施例   第一搅拌时间(分钟)   第二搅拌时间(分钟)   第三搅拌时间(分钟)
 实施例1   55   65   60
 实施例2   60   60   55
 实施例3   65   55   60
 实施例4   60   60   60
实施例5
取铝箔作为电极基体，在其两侧表面采用实施例1所制得的浆料进行涂覆，然后采用300℃高温热辊进行辊压方法处理，制得活性碳电极。经测定，经辊压处理后，电极材料与铝箔基体的粘附强度为0.13MPa。
实施例6
采用与实施例5相似的方式制得活性碳电极，不同之处在于，在290℃高温热辊进行辊压方法处理，并采用实施例2所制得的浆料进行涂覆。经测定，经辊压处理后，电极材料与铝箔基体的粘附强度为0.11MPa。
实施例7
采用与实施例5相似的方式制得活性碳电极，不同之处在于，在310℃高温热辊进行辊压方法处理，并采用实施例3所制得的浆料进行涂覆。经测定，经辊压处理后，电极材料与铝箔基体的粘附强度为0.12MPa。
实施例8
采用与实施例5相似的方式制得活性碳电极，不同之处在于，并采用实施例4所制得的浆料进行涂覆。经测定，经辊压处理后，电极材料与铝箔基体的粘附强度为0.12MPa。
实施例9
将所制备相同正极1、负极3通过刺铆连接引流体5，然后与隔膜2经叠加和卷绕等工艺后形成电极芯4，将引流体与电极端子7连接后放入不锈钢外壳8中以焊接方式连接顶盖6后完成干态封装，对干态封装半成品进行真空烘干等脱水处理以最大程度去除电容器内部的水分，最后灌注电解液后完成电容器组装(参见图1)。经测定，所组装电容器储能密度达到5Wh/kg，放电功率达到7kW/kg，工作寿命可达到50万次。
实施例10
采用与实施例9相似的方式组装超级电容器，不同之处在于，采用通过焊接来连接引流体5，通过压延来连接顶盖6，并采用铝质外壳8代替不锈钢外壳。经测定所组装电容器储能密度达到6Wh/kg，放电功率达到6kW/kg，工作寿命可达到50万次。

Claims (10)

1.一种粘合剂，所述粘合剂包含聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠。
2.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮的含量为10质量％至30质量％。
3.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述聚四氟乙烯的含量为10质量％至30质量％。
4.如权利要求1所述的粘合剂，其中，所述聚乙烯吡咯烷酮、聚四氟乙烯和羧甲基纤维素钠的质量比为2∶2∶6。
5.一种制造电极的方法，其中，所述方法采用权利要求1至5任一项所述的粘合剂制造。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述电极采用铝箔基体表面浆料涂覆工艺制造。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
1)加热纯净水至80℃，加羧甲基纤维素钠，搅拌55至65分钟；
2)加入聚四氟乙烯，搅拌55至65分钟；
3)加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌55至65分钟；
4)加入电极材料，充分搅拌后进行胶体磨研磨处理，得到浆料；
5)将所述浆料均匀涂覆于铝箔基体两侧；和
6)采用290℃至310℃进行热辊压处理。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述电极材料为活性碳材料。
9.由权利要求5至8任一项所述的方法制得的电极。
10.一种超级电容器，其中，所述超级电容器的正极和/或负极为权利要求8所述的电极。
CN201010129903.1A 2010-03-23 2010-03-23 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器 Active CN101845281B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010129903.1A CN101845281B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010129903.1A CN101845281B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101845281A true CN101845281A (zh) 2010-09-29
CN101845281B CN101845281B (zh) 2016-03-09

Family

ID=42770102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010129903.1A Active CN101845281B (zh) 2010-03-23 2010-03-23 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101845281B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102850967A (zh) * 2012-09-10 2013-01-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高面密度及高电导率电极的复合粘结剂体系
CN105390299A (zh) * 2015-12-16 2016-03-09 湖南耐普恩科技有限公司 一种超级电容器极片的制作方法
CN106981375A (zh) * 2017-03-23 2017-07-25 宁波中车新能源科技有限公司 一种超高功率大容量碳气凝胶双电层电容器单体的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050022578A (ko) * 2003-08-27 2005-03-08 (주)에스와이하이테크 전기이중층 커패시터의 혼합 바인더 및 이를 이용한 전기 이중층 커패시터의 전극 제조방법
WO2007032064A1 (ja) * 2005-09-14 2007-03-22 Kitagawa Seiki Kabushiki Kaisha 電気二重層コンデンサ用電極及びその製造方法
CN101103423A (zh) * 2004-12-27 2008-01-09 松下电器产业株式会社 可极化电极体及其制造方法、以及使用此可极化电极体的电化学电容器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050022578A (ko) * 2003-08-27 2005-03-08 (주)에스와이하이테크 전기이중층 커패시터의 혼합 바인더 및 이를 이용한 전기 이중층 커패시터의 전극 제조방법
CN101103423A (zh) * 2004-12-27 2008-01-09 松下电器产业株式会社 可极化电极体及其制造方法、以及使用此可极化电极体的电化学电容器
WO2007032064A1 (ja) * 2005-09-14 2007-03-22 Kitagawa Seiki Kabushiki Kaisha 電気二重層コンデンサ用電極及びその製造方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒋文忠: "《炭素工艺学》", 30 April 2009, 冶金工业出版社 *
裘炳毅: "《化妆品和洗涤用品的流变特性》", 31 January 2004, 化学工业出版社 *
陶珍东等: "《粉体工程与设备》", 31 August 2003, 化学工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102850967A (zh) * 2012-09-10 2013-01-02 中国科学院大连化学物理研究所 一种制备高面密度及高电导率电极的复合粘结剂体系
CN105390299A (zh) * 2015-12-16 2016-03-09 湖南耐普恩科技有限公司 一种超级电容器极片的制作方法
CN106981375A (zh) * 2017-03-23 2017-07-25 宁波中车新能源科技有限公司 一种超高功率大容量碳气凝胶双电层电容器单体的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101845281B (zh) 2016-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101843194B1 (ko) 전기 이중층 캐패시터
CN1768404B (zh) 有机电解质电容器
CN105261760B (zh) 锂离子电池水性正极复合集流体、正极片及其制备方法、锂离子电池
CN103187575B (zh) 薄膜锂离子电池的制备方法
CN103187572B (zh) 薄膜锂离子电池
CN105097289B (zh) 混合储能器件
JP2007012596A (ja) 鉛蓄電池用電極体および鉛蓄電池ならびに鉛蓄電池の製造方法
US20110013344A1 (en) Polarizable electrode for capacitor and electric double layer capacitor having the same
JP2009259803A (ja) 鉛蓄電池用電極および鉛蓄電池
CN105576277A (zh) 可充电电池
JP2009212113A (ja) 電気化学素子電極用シートの製造方法
US20130070389A1 (en) Electrode for energy storage and method for manufacturing the same
CN105098293A (zh) 混合储能器件
JP2009224623A (ja) ハイブリッドキャパシタ用電極シートおよびその製造方法
US20110002085A1 (en) Electrode for capacitor and electric double layer capacitor having the same
CN204067488U (zh) 一种适用于锂离子电池正极集流体的微孔铝箔
CN101847514A (zh) 一种活性炭电极以及具有该电极的超级电容器
CN101845281B (zh) 粘合剂、电极及其制造方法、具有该电极的超级电容器
CN106784996A (zh) 一种高功率密度锂离子电池
CN101923962B (zh) 一种活性碳电极和包括该电极的超级电容器
JP2009212131A (ja) ハイブリッドキャパシタ用集電体およびその集電体を用いたハイブリッドキャパシタ用電極シート
CN108183237A (zh) 一种硅基负极材料用量子点水系涂层铜箔及其制备方法
CN105609330B (zh) 含胶复合碳粉及其制备方法和该碳粉制成的电化学电容器
CN110752372A (zh) 导电浆料、电极片及其制备方法与应用
CN102486969A (zh) 电化学电容器电极的制造方法及用该方法制备的电化学电容器电极

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200427

Address after: 315112 199 Yinzhou District Road, five town, Yinzhou District, Ningbo, Zhejiang

Patentee after: NINGBO CSR NEW ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Address before: 100193, Beijing, Haidian District purple Jiayuan No. 11, the first floor of the local units supporting 1 units 101B12-2

Patentee before: SUPREME POWER SYSTEMS Co.,Ltd.