CN102306549A - 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 - Google Patents
一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102306549A CN102306549A CN201110182180A CN201110182180A CN102306549A CN 102306549 A CN102306549 A CN 102306549A CN 201110182180 A CN201110182180 A CN 201110182180A CN 201110182180 A CN201110182180 A CN 201110182180A CN 102306549 A CN102306549 A CN 102306549A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyimides
- ultracapacitor
- acid amine
- positive
- electrolyte
- 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.)
- Pending
Links
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 title claims abstract description 76
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- -1 boric acid amine Chemical class 0.000 claims description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 21
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 17
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 10
- 239000005030 aluminium foil Substances 0.000 claims description 9
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 8
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 6
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 6
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 6
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 claims description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 claims description 3
- WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound O=S1OCCO1 WDXYVJKNSMILOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SJHAYVFVKRXMKG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3,2-dioxathiolane 2-oxide Chemical compound CC1COS(=O)O1 SJHAYVFVKRXMKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 claims description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N Propyl levulinate Chemical compound CCCOC(=O)CCC(C)=O QOSMNYMQXIVWKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;prop-1-ene Chemical compound CC=C.OC(O)=O SIXOAUAWLZKQKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001496 lithium tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 125000003698 tetramethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 2
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 abstract 2
- 239000006257 cathode slurry Substances 0.000 abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 14
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 229910015645 LiMn Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Chemical group 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical group 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/52—Separators
-
- 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
-
- 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
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明具体涉及一种聚酰亚胺超级电容器。本发明的聚酰亚胺超级电容器，包括容器壳体，电解液和电芯，所述电芯按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次卷绕或叠放封装在容器壳体内，正极片和负极片通过正、负极浆料附着在集流体上制成，正、负极片分别连有导针，导针从容器壳体内穿出，所述正、负极浆料由按质量百分比计的以下组分组成：多孔炭材料15%-45%，导电剂0.5%-10%，胶黏剂1%-15%，溶剂30%-70%。本发明聚酰亚胺超级电容器其能量密度>5.6wh/kg，功率密度>6500w/kg；并且其电化学稳定性及热稳定性好，使用温度范围广，可用在电动工具、混合动力汽车、太阳能储能等领域。
Description
技术领域
本发明涉及电容器领域，具体涉及一种聚酰亚胺超级电容器。
背景技术
超级电容器是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，它相比传统电容器有着更高的能量密度，静电容量能达千法拉至万法拉级；相比电池有着更高的功率密度和超长的循环寿命，因此它结合了传统电容器与电池的优点，是一种应用前景广阔的化学电源。它具有比容量高、功率大、寿命长、工作温限宽、免维护等特点。
按照储能原理的不同，超级电容器可以分为三类：双电层电容器（EDLC），法拉第准电容超级电容器和混合型超级电容器，其中双电层电容器主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层来实现电荷和能量的储存；法拉第准电容超级电容器主要是借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存；而混合型超级电容器是一极采用电池的非极化电极（如氢氧化镍），另一极采用双电层电容器的极化电极（如活性炭），这种混合型的设计可以大幅度提高超级电容器的能量密度。
超级电容器按电解质分可分为无机电解质、有机电解质、聚合物电解质三种超级电容器，其中无机电解质应用较多的为高浓度的酸性（如H2SO4）或碱性（如KOH）的水溶液，中性水溶液电解质应用的较少；有机电解质则一般采用季胺盐或锂盐与高电导率的有机溶剂（如乙腈）组成混合电解液，而聚合物电解质如今只停留在实验室阶段，尚无商业化产品的出现。
在申请号为200510110461.5的专利中，正极采用LiMn2-XMXO4，负极采用活性炭，该超级电容器的比能量最高可达50Wh/Kg（基于正、负极活性物质总质量计算的）。但是，此类有机混合型超级电容器的能量密度与功率密度都不理想，电化学稳定性差、热稳定性差以及使用温度范围小，电容电池循环寿命短，不能满足目前人们对于电容电池有要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺超级电容器，采用多孔炭材料，制备大容量、高功率、循环寿命长、无污染、高安全性、免维护的超级电容器。
本发明的另一目的是配合本发明的聚酰亚胺超级电容器提供一种聚酰亚胺超级电容器的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种聚酰亚胺超级电容器，包括容器壳体，电解液和电芯，所述电芯按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次卷绕或叠放封装在容器壳体内，其中正极片和负极片通过将正、负极浆料附着在集流体上制成，正、负极片分别连接导针，导针从容器壳体内穿出，所述正、负极浆料由按质量百分比计的以下组分组成：多孔炭材料15%-45%，导电剂0.5%-10%，胶黏剂1%-15%，溶剂30%-70%。
所述正、负极浆料粘度范围为1500cps-8500cps，固含量范围为20%-60%，PH值为6-10。
所述多孔材料为多孔碳材料乙炔黑，活性炭，导电炭黑，天然石墨，人工石墨，活性碳纤维，碳布，碳纳米管，硬碳，碳气凝胶，石墨烯中的一种或两种以上混合。
本发明中所采用的导电剂为导电炭黑、导电石墨、SP-Li、科琴黑、碳纳米管中的一种或两种以上混合。
本发明中所述聚酰亚胺隔膜的厚度为5-70μm，优选的为20-40μm；其孔隙率为50-95%，优选的为90-95%。
所述的溶剂可以是去离子水或有机溶液，根据上述组分的相溶性进行选择。
所述电解液为有机电解液，其中的电解质为为四氟硼酸锂、四氟硼酸四乙基胺、四甲基四氟硼酸胺、四丙基四氟硼酸胺、四丁基四氟硼酸胺、三甲基乙基四氟硼酸胺、二乙基二甲基四氟硼酸胺、N-乙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸胺、六氟磷酸锂、四乙基六氟磷酸胺、四甲基六氟磷酸胺、四丙基六氟磷酸胺、四丁基六氟磷酸胺、三甲基乙基六氟磷酸胺、三乙基甲基六氟磷酸胺、二乙基二甲基六氟磷酸胺中的一种或多种任意结合；其中有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一种或两种以上混合，电解质的浓度为0.3mol/L-4mol/L。
一种聚酰亚胺超级电容器的制备方法，其包括以下步骤：
（1）极片的制备：将多孔碳材料、导电剂、胶黏剂、溶剂按比例混合均匀，制备成粘度为的1500cps-8500cps电极浆料后，涂覆在导集流体上，经烘干、碾压、分切、制片，得到正、负极片；
（2）电芯的制备：将正、负极片用聚酰亚胺隔膜按照卷绕或叠加的方式制备成电芯，聚酰亚胺隔膜绝缘隔开极片；
（3）注液封装：将电芯中的正、负极片入壳，并分别连接导针，导针从容器壳体穿出，然后注入电解液，密封，得到聚酰亚胺超级电容器。
本发明中所述的集流体为不锈钢箔、不锈钢网、铝箔、铝网、镍箔和泡沫镍中的一种。
本发明的聚酰亚胺超级电容器可以制成铝壳包装的电容器也可以制成塑膜软包装的电容器。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明所制备的聚酰亚胺超级电容器其能量密度>5.6wh/kg，功率密度>6500w/kg，其耐热性能大大提高，循环性能优良；并且本发明的聚酰亚胺超级电容器电化学稳定性及热稳定性好，使用温度范围广，可应用在电动汽车、电动工具、混合动力汽车、太阳能储能等领域。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1 为本发明的聚酰亚胺超级电容器机构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的聚酰亚胺超级电容器，包括容器壳体1，电解液和电芯，所述电芯按照聚酰亚胺隔膜5、正极片2、聚酰亚胺隔膜4、负极片3的顺序卷绕或叠放封装在容器壳体1内，其中正极片2和负极片3通过将正、负极浆料附着在集流体上制成，正、负极片分别连接导针6和导针7，导针6和导针7从容器壳体内穿出，所述正、负极浆料由按质量百分比计的以下组分组成：多孔炭材料15%-45%，导电剂0.5%-10%，胶黏剂1%-15%，溶剂30%-70%。
一种聚酰亚胺超级电容器的制备方法，其包括以下步骤：
（1）极片的制备：将多孔碳材料、导电剂、胶黏剂、溶剂按比例混合均匀，制备成具粘度为的1500cps-8500cps电极浆料后，涂覆在导集流体上，经烘干、碾压、分切、制片，得到正、负极片；
（2）电芯的制备：将正、负极片用聚酰亚胺隔膜按照卷绕或叠加的方式制备成电芯，聚酰亚胺隔膜绝缘隔开极片；
（3）注液封装：将电芯中的正、负极片入壳，并分别连接导针，导针从容器壳体穿出，然后注入电解液，密封，得到聚酰亚胺超级电容器。
实施例1：
（1）极片的制作：将总质量为1000g的活性炭、导电炭黑、胶黏剂、去离子水按质量比为45：10：15：30的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的的浆料，浆料的粘度为8500cps,将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在90-100℃下烘干、碾压、冷却后裁切，正极裁切为98mm长、12.5mm宽，负极裁切为115mm长、12.5mm宽，其面密度为90m2/g。
（2）电芯的制备：选用厚度为20um的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加卷绕成卷。
（3）注液封装：将上述电芯放入直径为10mm、高度为20mm的铝制容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为0.3mol/L，密封后按照常规方式化成，得到铝包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，150mA充电至2.7V，再以150mA恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为3.3F,比能量为2.0wh/kg，比功率为4600w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过150mA充放循环10000次后，其放电容量下降8%。
实施例2：
（1） 极片的制作：将总质量为1000g的活性炭、导电炭黑、导电剂、去离子水按质量比为15：10：15：60的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的的浆料，浆料的粘度为1500cps,将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在90-100℃下烘干、碾压、冷却后裁切，正极裁切为190mm长、17.5mm宽，负极裁切为210mm长、17.5mm宽，其面密度为92m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为25μm的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加卷绕成卷。
（3） 注液封装：将上述电芯放入直径为12.5mm、高度为25mm铝制容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为2mol/L，密封后按照常规方式化成，得到铝包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，500mA充电至2.7V，再以500mA恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为10.0F,比能量为2.4wh/kg，比功率为6000w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过3%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过500mA充放循环10000次后，其放电容量下降7%。
实施例3：
（1） 极片的制作：将总质量为1000g的活性炭、导电石墨、胶黏剂、去离子水按质量比为30：5：10：55的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的的浆料，浆料的粘度为5500cps,将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在90-100℃下烘干、碾压、冷却后裁切，正极裁切为625mm长、44mm宽，负极裁切为660mm长、44mm宽，其面密度为100m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为35μm的聚酰亚胺隔膜，按照将聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加卷绕成卷。
（3） 注液封装：将上述电芯放入直径为22mm、高度为56mm的铝制容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为4mol/L，密封后按照常规方式化成，得到聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，5000mA充电至2.7V，再以5000mA恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为100F,比能量为3.9wh/kg，比功率为6108w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过5000mA充放循环10000次后，其放电容量下降8.5%。
实施例4：
（1） 极片的制作：将总质量为2000g的活性炭、科琴黑、胶黏剂、去离子水按质量比为15：5：10：70的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的的浆料，浆料的粘度为1500cps,将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在90-100℃下烘干、碾压、冷却后裁切，正极裁切为1700mm长、48mm宽，负极裁切为1750mm长、48mm宽，其面密度为90m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为35μm的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加卷绕成卷。
（3） 注液封装：将上述电芯放入直径为35mm、高度为61mm的铝制容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为3mol/L，密封后按照常规方式化成，得到铝包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，20A充电至2.7V，再以20A恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为350F，比能量为3.45wh/kg，比功率为5600w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过20A充放循环10000次后，其放电容量下降不超过8%。
实施例5：
（1） 极片的制作：将总质量为2000g的活性炭、科琴黑、胶黏剂、去离子水按质量比为45：5：10：40的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的的浆料，浆料的粘度为7500cps,将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在90-100℃下烘干、碾压、冷却后裁切，正极裁切为100*154*0.130mm，负极裁切为100*154*0.0130mm，其面密度为90m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为35μm的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加正极18片、聚酰亚胺隔膜、负极19片。
（3） 注液封装：将上述电芯放入封装在铝塑膜容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为3mol/L，密封后按照常规方式化成，得到塑膜软包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，60A充电至2.7V，再以60A恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为1200F,比能量为5.2wh/kg，比功率为5800w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过60A充放循环10000次后，其放电容量下降不超过10%。
实施例6：
（1） 极片的制作：将总质量为2000g的活性炭、导电石墨、胶黏剂PVDF、NMP（N-甲基吡咯烷酮）、质量比为15：10：15：60的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的浆料，浆料的粘度为2000cps，将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在130-140℃下烘干、碾压、冷却后裁切。正极裁切为1700mm长、48mm宽，负极裁切为1750mm长、48mm宽，其面密度为90m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为35μm的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加卷绕成卷。
（3） 注液封装：将上述电芯放入直径为35mm、高度为61mm的铝制容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为3mol/L，密封后按照常规方式化成，得到铝包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，20A充电至2.7V，再以20A恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为400F,比能量为3.75wh/kg，比功率为6600w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过20A充放循环10000次后，其放电容量下降8%。
实施例7：
（1） 极片的制作：将总质量为2000g的活性炭，碳纳米管、胶黏剂PVDF、NMP按照质量比为45：5：10：40的比例混合，在真空搅拌机中调成均匀的浆料，浆料粘度为8500cps。将该浆料均匀地涂覆在铝箔上，然后在130-140℃下烘干、碾压、裁切。正极裁切为100*154*0.130mm，负极裁切为100*154*0.0130mm，其面密度为90m2/g。
（2） 电芯的制备：选用厚度为35μm的聚酰亚胺隔膜，按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次叠加正极18片、聚酰亚胺隔膜、负极19片。
（3） 注液封装：将上述电芯放入封装在铝塑膜容器壳体内，并注入电解液，电解液中溶质为四氟硼酸四乙基胺，溶剂为乙腈，电解液的浓度为3mol/L，密封后按照常规方式化成，得到塑膜软包装聚酰亚胺超级电容器。
超级电容器性能检测：化成后进行性能检测，60A充电至2.7V，再以60A恒流放电至0.1V，循环10次，10次后得到的放电容量为1300F,比能量为5.6wh/kg，比功率为6500w/kg。电容器置于高温冲击箱中，以5℃/min升温至185℃，并且恒温2小时，产品外观无任何变化，其容量和ESR值的变化不超过5%，说明产品具有良好的耐高温性能。电容器经过60A充放循环10000次后，其放电容量下降8%。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明的保护范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种聚酰亚胺超级电容器，包括容器壳体，电解液和电芯，其特征在于：所述电芯按照聚酰亚胺隔膜、正极片、聚酰亚胺隔膜、负极片的顺序依次卷绕或叠放封装在容器壳体内，其中正极片和负极片通过将正、负极浆料附着在集流体上制成，正、负极片分别连接导针，导针从容器壳体内穿出，所述正、负极浆料由按质量百分比计的以下组分组成：多孔炭材料15%-45%，导电剂0.5%-10%，胶黏剂1%-15%，溶剂30%-70%。
2. 根据权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器，其特征在于：所述正、负极浆料粘度范围为1500cps-8500cps，固含量范围为20%-60%，PH值为6-10。
3.根据权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器，其特征在于：所述多孔材料为多孔碳材料乙炔黑，活性炭，导电炭黑，天然石墨，人工石墨，活性碳纤维，碳布，碳纳米管，硬碳，碳气凝胶，石墨烯中的一种或两种以上混合。
4.根据权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器，其特征在于：所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、科琴黑、碳纳米管中的一种或两种以上混合。
5.根据权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器，其特征在于：所述聚酰亚胺隔膜的厚度为5-70μm，孔隙率为50-95%。
6.根据权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器，其特征在于：所述电解液为有机电解液，其中电解质为四氟硼酸锂、四氟硼酸四乙基胺、四甲基四氟硼酸胺、四丙基四氟硼酸胺、四丁基四氟硼酸胺、三甲基乙基四氟硼酸胺、二乙基二甲基四氟硼酸胺、N-乙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸胺、六氟磷酸锂、四乙基六氟磷酸胺、四甲基六氟磷酸胺、四丙基六氟磷酸胺、四丁基六氟磷酸胺、三甲基乙基六氟磷酸胺、三乙基甲基六氟磷酸胺、二乙基二甲基六氟磷酸胺中的一种或两种以上混合；其中溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一种或两种以上混合，电解质的浓度为0.3mol/L-4mol/L。
7. 如权利要求1所述的聚酰亚胺超级电容器的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）极片的制备：将多孔碳材料、导电剂、胶黏剂、溶剂按比例混合均匀，制备成粘度为的1500cps-8500cps电极浆料之后，涂覆在集流体上，经烘干、碾压、分切、制片，得到正、负极片；
（2）电芯的制备：将正、负极片用聚酰亚胺隔膜按照卷绕或叠加的方式制备成电芯，聚酰亚胺隔膜绝缘隔开极片；
（3）注液封装：将电芯中的正、负极片入壳，并分别连接导针，导针从容器壳体穿出，然后注入有机电解液，密封，得到聚酰亚胺超级电容器。
8.根据权利要求7所述的聚酰亚胺超级电容器的制备方法，其特征在于：所述集流体为不锈钢箔、不锈钢网、铝箔、铝网、镍箔和泡沫镍中的一种。
9.根据权利要求7所述的聚酰亚胺超级电容器的制备方法，其特征在于：所述聚酰亚胺超级电容器为铝包装电容器或塑膜软包装电容器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110182180A CN102306549A (zh) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 |
| PCT/CN2011/085102 WO2013000263A1 (zh) | 2011-06-30 | 2011-12-31 | 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201110182180A CN102306549A (zh) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102306549A true CN102306549A (zh) | 2012-01-04 |
Family
ID=45380393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110182180A Pending CN102306549A (zh) | 2011-06-30 | 2011-06-30 | 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102306549A (zh) |
| WO (1) | WO2013000263A1 (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102543473A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-04 | 黑龙江大学 | 石墨烯与导电炭黑复合材料对电极的制备方法 |
| CN102543484A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-04 | 长沙海密特新能源科技有限公司 | 一种大功率软包装超级电容器极片其制造方法 |
| CN103523771A (zh) * | 2012-07-03 | 2014-01-22 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯及其活化方法与超级电容器 |
| CN104335308A (zh) * | 2012-03-27 | 2015-02-04 | 约翰逊控制技术公司 | 用于铅酸电池的具有表面改性助剂的电容器电极 |
| CN104979102A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-10-14 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种电解液溶质、电解液及超级电容器 |
| CN105244178A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-13 | 王彦博 | 一种超级电容器及其制备方法 |
| CN107077975A (zh) * | 2014-11-03 | 2017-08-18 | 塞克姆公司 | 用于电能储存和发电装置的基于混合的烷基季铵盐或鏻盐的电解质组合物 |
| CN110349755A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-18 | 南通江海储能技术有限公司 | 一种卷绕式超级电容器 |
| CN111261422A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 宁波瞬能科技有限公司 | 一种钠离子电容器及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101165828A (zh) * | 2007-08-29 | 2008-04-23 | 李青海 | 一种扣式电化学电容器及其制造方法 |
| CN101174510A (zh) * | 2007-10-25 | 2008-05-07 | 宁波富达电器有限公司 | 一种用于制备超级电容器的导电涂料及其制备方法 |
| CN101346788A (zh) * | 2005-12-28 | 2009-01-14 | 杜邦帝人先进纸有限公司 | 非水电容器及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165522A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-22 | Japan Pionics Co Ltd | 電極シート及びそれを用いた電気二重層キャパシタ |
| CN101180691A (zh) * | 2005-04-12 | 2008-05-14 | 住友化学株式会社 | 双电层电容器 |
| TW200741779A (en) * | 2005-12-21 | 2007-11-01 | Showa Denko Kk | Electric double layer capacitor |
| CN100388396C (zh) * | 2007-02-06 | 2008-05-14 | 上海奥威科技开发有限公司 | 一种超级电容器用负极制造方法 |
-
2011
- 2011-06-30 CN CN201110182180A patent/CN102306549A/zh active Pending
- 2011-12-31 WO PCT/CN2011/085102 patent/WO2013000263A1/zh active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101346788A (zh) * | 2005-12-28 | 2009-01-14 | 杜邦帝人先进纸有限公司 | 非水电容器及其制备方法 |
| CN101165828A (zh) * | 2007-08-29 | 2008-04-23 | 李青海 | 一种扣式电化学电容器及其制造方法 |
| CN101174510A (zh) * | 2007-10-25 | 2008-05-07 | 宁波富达电器有限公司 | 一种用于制备超级电容器的导电涂料及其制备方法 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102543473A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-04 | 黑龙江大学 | 石墨烯与导电炭黑复合材料对电极的制备方法 |
| CN104335308A (zh) * | 2012-03-27 | 2015-02-04 | 约翰逊控制技术公司 | 用于铅酸电池的具有表面改性助剂的电容器电极 |
| CN104335308B (zh) * | 2012-03-27 | 2019-03-08 | 约翰逊控制技术公司 | 用于铅酸电池的具有表面改性助剂的电容器电极 |
| CN102543484A (zh) * | 2012-03-28 | 2012-07-04 | 长沙海密特新能源科技有限公司 | 一种大功率软包装超级电容器极片其制造方法 |
| CN103523771A (zh) * | 2012-07-03 | 2014-01-22 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 石墨烯及其活化方法与超级电容器 |
| CN107077975A (zh) * | 2014-11-03 | 2017-08-18 | 塞克姆公司 | 用于电能储存和发电装置的基于混合的烷基季铵盐或鏻盐的电解质组合物 |
| CN104979102A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-10-14 | 深圳新宙邦科技股份有限公司 | 一种电解液溶质、电解液及超级电容器 |
| CN105244178A (zh) * | 2015-10-28 | 2016-01-13 | 王彦博 | 一种超级电容器及其制备方法 |
| CN110349755A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-10-18 | 南通江海储能技术有限公司 | 一种卷绕式超级电容器 |
| CN111261422A (zh) * | 2020-01-20 | 2020-06-09 | 宁波瞬能科技有限公司 | 一种钠离子电容器及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013000263A1 (zh) | 2013-01-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101847513B (zh) | 一种长寿命负极片的制备工艺及使用该负极片的电容电池 | |
| CN102306549A (zh) | 一种聚酰亚胺超级电容器及其制备方法 | |
| CN102290245B (zh) | 一种聚酰亚胺电容电池及其制作方法 | |
| CN101847516A (zh) | 一种高比能量有机体系的电容电池 | |
| CN101847764A (zh) | 一种高比能量/高比功率型超级电池 | |
| CN104078246A (zh) | 一种锂离子电池电容器 | |
| CN101409154B (zh) | 有机混合型超级电容器 | |
| CN105788887A (zh) | 一种复合粘结剂、采用该复合粘结剂制备的极片及其制备方法、应用 | |
| US9734955B2 (en) | Electrode material, preparation method thereof and supercapacitor based thereof | |
| US20120052400A1 (en) | Electrode structure and method for manufacturing the electrode structure, and energy storage apparatus with the electrode structure | |
| CN103050293A (zh) | 一种硬炭基长寿命化学电源 | |
| CN104332323A (zh) | 一种多孔电极、制备方法及其在制备锂离子电容器、超级电容器方面的应用 | |
| CN108701552A (zh) | 电化学设备和其中使用的负极及其制造方法 | |
| CN101154507A (zh) | 一种超级电容器及其制造方法 | |
| EP4154379A1 (en) | System and method for balancing ultracapacitors | |
| CN102354620B (zh) | 一种全固态超级电容器及其制造方法 | |
| CN105633353A (zh) | 一种高倍率锂离子电池正极极片的制备方法 | |
| CN103474250A (zh) | 一种超级电容器及其制备方法 | |
| CN105405679B (zh) | 一种三元氧化物和硬碳基混合超级电容器 | |
| CN104953121A (zh) | 一种以生物蛋白基掺氮多孔炭材料为负极材料的锂离子电容电池的制备方法 | |
| KR20120036533A (ko) | 전극 구조체 및 이를 구비하는 리튬 이온 캐패시터 | |
| Zhou et al. | Zincophilic polyurethane-based porous film enables dendrite-free zinc anode for reversible aqueous zinc-based batteries | |
| CN105390297B (zh) | 一种钛酸锂基混合型超级电容器及其制备方法 | |
| CN106030741A (zh) | 电容器及其充放电方法 | |
| CN103985556A (zh) | 电化学储能装置及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120104 |