CN104008892A - 一种超级电容器浆料的粘度控制方法及所用装置 - Google Patents

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傅冠生
阮殿波
张洪权
陈照平
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Abstract

本发明涉及超级电容器制备领域，具体涉及一种超级电容器浆料的粘度控制方法及所用装置。该方法的具体步骤为：（1）首先在浆料中加入羟甲基纤维素钠调整浆料整体粘度，（2）然后将在浆料中加入PTFE，（3）根据搅拌速率与浆料粘度的关系确定搅拌速率与浆料粘度关系图，根据搅拌速率与浆料粘度关系图进行线性拟合，根据线性拟合确定搅拌速率区间；（4）在步骤（3）确定的搅拌速率区间内通过控制搅拌器的搅拌速率控制浆料的粘度。通过对浆料粘度的控制，从而实现对超级电容器图层的厚度控制，最终提高了超级电容器的产品质量。

Description

一种超级电容器浆料的粘度控制方法及所用装置
技术领域
本发明涉及超级电容器制备领域，具体涉及一种超级电容器浆料的粘度控制方法及所用装置。
背景技术
超级电容器浆料是用于对基材进行涂层的原料，由于超级电容器浆料的粘度波动值与基材涂层厚度波动值存在如图1所示关系，因此，可以通过控制浆料的粘度值，来控制基材涂层的厚度。超级电容器浆料由溶质和溶剂组成，溶质粒子悬浮在溶剂中，形成具有一定粘度的乳状液体。超级电容器浆料在生产过程中，浆料的溶质粒子会吸收少量的溶剂分子，导致浆料的粘度值会随着时间和环境的变化而变化。而在使用过程中，为了保证涂层厚度的一致性，需要将超级电容器浆料的粘度值稳定在一定的范围内。只有超级电容器浆料的粘度得到了稳定，涂层的厚度才能够有效进行控制。
而现有的浆料的制作方式，却不能解决上述矛盾，存在粘度的实际值与需要值有一定差别的现象，这显然不能满足生产要求。为了提高超级电容器的产品质量，对超级电容器浆料的粘度控制就显得非常重要。
发明内容
本发明的目的是为了克服目前的超级电容器浆料存在的问题，以提高超级电容器的产品质量，提供了一种超级电容器浆料的粘度控制方法以及所采用的装置。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种超级电容器浆料的粘度控制方法，具体包括以下步骤：
（1）首先在浆料中加入羟甲基纤维素钠（CMC），CMC占浆料的重量百分比为5%-10%；
（2）然后将在浆料中加入PTFE，PTFE占浆料的重量百分比为3%-9%；
（3）根据搅拌速率与浆料粘度的关系确定搅拌速率与浆料粘度关系图，根据搅拌速率与浆料粘度关系图进行线性拟合，根据线性拟合确定搅拌速率区间；
（4）在步骤（3）确定的搅拌速率区间内通过控制搅拌器的搅拌速率控制浆料的粘度。
在浆料中加入羟甲基纤维素钠（CMC），能够改变浆料物理性能，分散溶质粒子，促使溶质悬浮在溶剂中，对浆料具有一定的增稠作用，通过添加CMC将浆料的粘度控制在需要的范围内。CMC的添加量与浆料的粘度关系见图2。
通过添加PTFE可以抑制浆料中溶质对溶剂的吸收，抑制浆料随着时间而变稠，从而提高外部对浆料粘度的控制精度。PTFE的加入量与浆料控制效果存在如图3所示关系，随着加入量的增加，浆料粘度的控制效果是先增加后减少。为了达到好的控制效果C0，将加入量选择在3%-9%。在PTFE的加入量为这个范围时，浆料粘度的控制精度为±100cps。
通过添加CMC和PTFE后，浆料的粘度会随着放置时间变化，并且这个粘度的变化存在一个上限a和下限b。
同时，在添加CMC和PTFE后，在一定的搅拌速率区间V2-V2，浆料的粘度会与搅拌速率存在近似呈线性关系，在这个区间内通过控制搅拌速率的大小，即可达到控制浆料粘度的目的。浆料与搅拌速率的关系见图4。关于浆料粘度之所以随着搅拌速率的变化，是因为浆料不是纯粹的溶液，是一种具有内在作用机制的悬浊液。随着搅拌速率的增加，会改变浆料内的液体和固体组分之间的结合，从而改变浆料的粘度。
作为优选，步骤（1）通过添加羟甲基纤维素钠控制浆料的粘度为1500-2500cps。通过添加羟甲基纤维素钠达到整个粘度区间后，可以使得浆料的粘度与搅拌速率具有更好的线性关系，从而可以得到更好的线性拟合，最终提高采用搅拌速率控制浆料粘度的精确性。
作为优选，步骤（1）通过添加羟甲基纤维素钠控制浆料的粘度为1800-2100cps。通过添加羟甲基纤维素钠达到整个粘度区间后，可以使得浆料的粘度与搅拌速率具有更好的线性关系，从而可以得到更好的线性拟合，最终提高采用搅拌速率控制浆料粘度的精确性。
作为优选，步骤（1）操作的温度为30-35℃。
作为优选，步骤（2）操作的温度为35-40℃。
作为优选，步骤（4）操作的温度为38-44℃。在此温度区间，可以使得浆料的粘度能够与搅拌速率能够形成更好的线性关系，并扩大搅拌速率的线性区间，从而扩大可控制浆料粘度的范围。
一种超级电容器浆料的粘度控制方法用装置，包括搅拌池和浆料池，所述搅拌池内设有搅拌系统，搅拌系统包括主控制器、由压缩空气驱动的搅拌器和控制压缩空气的流量器，流量器设于与搅拌器连接的空气管路上，搅拌器上设有搅拌速率检测器，流量器和搅拌速率检测器均与主控制器相连；搅拌池上部设有进料口，下部设有出料口，出料口通过出料管路与设于浆料池内的供料装置连接，出料管路上设有粘度计，粘度计与主控制器相连；浆料池内还设有封闭浆料池的隔离罩和控制浆料池内湿度的湿度控制装置。
作为优选，所述供料装置由供料管路和用于控制供料管路作反复移动的移动控制器组成，移动控制器包括导轨，导轨上两端均设有限位装置，导轨上在限位装置间设有可以在导轨上作反复移动的气缸，气缸下部与供料管路相连以带动供料管路作反复移动。
主控制器对搅拌池内的浆料粘度进行了实时控制，浆料池内的隔离罩可以避免外界环境对浆料粘度的影响，湿度控制装置保证了浆料环境的稳定性，从而利于浆料在浆料池内的粘度在一定时间内保持稳定。浆料池内通过采用可以反复移动的移动控制器来控制供料管路在浆料池内的反复移动，从而确保浆料池内的浆料粘度得到平衡统一，利于下一步的工序操作。
本发明与现有技术相比，有益效果是：1快速高效地调整浆料粘度的范围，2通过对浆料粘度的控制，从而对超级电容器图层的厚度进行准确控制，最终提高制备的超级电容器的产品质量。 
附图说明
图1：超级电容器浆料的粘度波动值与基材涂层厚度波动值关系图；
图2：羟甲基纤维素钠的加入量与浆料粘度的关系图；
图3：PTFE的加入量与控制效果关系图；
图4：浆料粘度与搅拌速率关系图；
图5：浆料粘度与浆料的放置时间关系图；
图6：是本发明所用装置的一种结构示意图；
图7：是本发明所用装置浆料池内供料装置的一种结构示意图。
图中：1搅拌池，2浆料池，3主控制器，4搅拌器，5流量器，6搅拌速率检测器，7进料口，8出料口，9供料装置，10粘度计，11隔离罩，12湿度控制装置，13供料管路，14移动控制器，1401导轨，1402限位装置，1403气缸。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。
如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种超级电容器浆料的粘度控制方法，具体包括以下步骤：
（1）首先在浆料中加入羟甲基纤维素钠（CMC），CMC占浆料的重量百分比为5%-10%；操作的温度为30-35℃；控制浆料的粘度为1500-2500cps；
（2）然后将在浆料中加入PTFE，PTFE占浆料的重量百分比为3%-9%；操作的温度为35-40℃；
（3）根据搅拌速率与浆料粘度的关系确定搅拌速率与浆料粘度关系图，根据搅拌速率与浆料粘度关系图进行线性拟合，根据线性拟合确定搅拌速率区间；
（4）在步骤（3）确定的搅拌速率区间内通过控制搅拌器的搅拌速率控制浆料的粘度，操作的温度为38-44℃。
一种超级电容器浆料的粘度控制方法用装置，包括搅拌池1和浆料池2，所述搅拌池1内设有搅拌系统，搅拌系统包括主控制器3、由压缩空气驱动的搅拌器4和控制压缩空气的流量器5，流量器5设于与搅拌器4连接的空气管路上，搅拌器4上设有搅拌速率检测器6，流量器5和搅拌速率检测器6均与主控制器3相连；搅拌池1上部设有进料口7，下部设有出料口8，出料口8通过出料管路与设于浆料池2内的供料装置9连接，出料管路上设有粘度计10，粘度计10与主控制器3相连；浆料池2内还设有封闭浆料池的隔离罩11和控制浆料池2内湿度的湿度控制装置12。供料装置9由供料管路13和用于控制供料管路13作反复移动的移动控制器14组成，移动控制器14包括导轨1401，导轨1401上两端均设有限位装置1402，导轨1401上在限位装置间1402设有可以在导轨1401上作反复移动的气缸1403，气缸1403下部与供料管路13相连以带动供料管路13作反复移动。
通过在主控制器3内设定具体参数，然后主控制器3会根据设置与粘度计10的测试结果实时对搅拌器4的搅拌速率进行调节，从而利用浆料添加CMC和PTFE后在某一速率范围内形成的线性关系进行调节。
实施例2：
一种超级电容器浆料的粘度控制方法，具体包括以下步骤：
（1）首先在浆料中加入羟甲基纤维素钠（CMC），CMC占浆料的重量百分比为5%-10%；操作的温度为30-35℃；控制浆料的粘度为1800-2100cps；
（2）然后将在浆料中加入PTFE，PTFE占浆料的重量百分比为3%-9%；操作的温度为35-40℃；
（3）根据搅拌速率与浆料粘度的关系确定搅拌速率与浆料粘度关系图，根据搅拌速率与浆料粘度关系图进行线性拟合，根据线性拟合确定搅拌速率区间；
（4）在步骤（3）确定的搅拌速率区间内通过控制搅拌器的搅拌速率控制浆料的粘度，操作的温度为38-44℃。
一种超级电容器浆料的粘度控制方法用装置，包括搅拌池1和浆料池2，所述搅拌池1内设有搅拌系统，搅拌系统包括主控制器3、由压缩空气驱动的搅拌器4和控制压缩空气的流量器5，流量器5设于与搅拌器4连接的空气管路上，搅拌器4上设有搅拌速率检测器6，流量器5和搅拌速率检测器6均与主控制器3相连；搅拌池1上部设有进料口7，下部设有出料口8，出料口8通过出料管路与设于浆料池2内的供料装置9连接，出料管路上设有粘度计10，粘度计10与主控制器3相连；浆料池2内还设有封闭浆料池的隔离罩11和控制浆料池2内湿度的湿度控制装置12。
供料装置9由供料管路13和用于控制供料管路13作反复移动的移动控制器14组成，移动控制器14包括导轨1401，导轨1401上两端均设有限位装置1402，导轨1401上在限位装置间1402设有可以在导轨1401上作反复移动的气缸1403，气缸1403下部与供料管路13相连以带动供料管路13作反复移动。
 
通过调整CMC和PTFE的加入量，从而确定出的具体浆料粘度与搅拌速率呈线性关系的搅拌速率区间，以及在此搅拌速率区间内对应的浆料的粘度值，详细见表1。
表1
CMC PTFE 浆料粘度 搅拌速率下限 下限对应粘度 搅拌速率上限 上限对应粘度
5% 3% 1500cps        
7% 5% 1800 cps        
9% 7% 2100 cps        
10% 9% 2500 cps        

Claims (8)

1.一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）首先在浆料中加入羟甲基纤维素钠（CMC），CMC占浆料的重量百分比为5%-10%；
（2）然后将在浆料中加入PTFE，PTFE占浆料的重量百分比为3%-9%；
（3）根据搅拌速率与浆料粘度的关系确定搅拌速率与浆料粘度关系图，根据搅拌速率与浆料粘度关系图进行线性拟合，根据线性拟合确定搅拌速率区间；
（4）在步骤（3）确定的搅拌速率区间内通过控制搅拌器的搅拌速率控制浆料的粘度。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，步骤（1）通过添加羟甲基纤维素钠控制浆料的粘度为1500-2500cps。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，步骤（1）通过添加羟甲基纤维素钠控制浆料的粘度为1800-2100cps。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，步骤（1）操作的温度为30-35℃。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，步骤（2）操作的温度为35-40℃。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法，其特征在于，步骤（4）操作的温度为38-44℃。
7.一种权利要求1所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法用装置，其特征在于，包括搅拌池（1）和浆料池（2），所述搅拌池（1）内设有搅拌系统，搅拌系统包括主控制器（3）、由压缩空气驱动的搅拌器（4）和控制压缩空气的流量器（5），流量器（5）设于与搅拌器（4）连接的空气管路上，搅拌器（4）上设有搅拌速率检测器（6），流量器（5）和搅拌速率检测器（6）均与主控制器（3）相连；搅拌池（1）上部设有进料口（7），下部设有出料口（8），出料口（8）通过出料管路与设于浆料池（2）内的供料装置（9）连接，出料管路上设有粘度计（10），粘度计（10）与主控制器（3）相连；浆料池（2）内还设有封闭浆料池的隔离罩（11）和控制浆料池（2）内湿度的湿度控制装置（12）。
8.根据权利要求7所述的一种超级电容器浆料的粘度控制方法用装置，其特征在于，所述供料装置（9）由供料管路（13）和用于控制供料管路（13）作反复移动的移动控制器（14）组成，移动控制器（14）包括导轨（1401），导轨（1401）上两端均设有限位装置（1402），导轨（1401）上在限位装置间（1402）设有可以在导轨（1401）上作反复移动的气缸（1403），气缸（1403）下部与供料管路（13）相连以带动供料管路（13）作反复移动。
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