CN104064374A - 电容器电极制造过程中的混浆方法及制得浆料的使用方法 - Google Patents
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Abstract
电容器电极制造过程中的混浆方法及制得浆料的使用方法，混浆方法包括正极混浆时，将正极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h，球磨后的混合物与蒸馏水、羧甲基纤维素混合，搅拌4～6h，再加入丁苯橡胶搅拌1.5～2.5h，调节浆料的粘度至符合电极集流体基体涂布工艺要求；负极混浆时，将负极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h；所述负极活性物质为85～91重量份，导电炭黑7～11重量份；球磨后的混合物与蒸馏水、羧甲基纤维素混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶搅拌1.5～2.5h；调节浆料的粘度至符合电极集流体基体涂布工艺要求。制得的正极/负极浆料，抽真空除泡，然后涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥后制作成正极/负极片。
Description
技术领域
本发明涉及电容器电极制造方法，尤其是涉及一种电容器电极制造过程中的混浆方法及制得浆料的使用方法。
背景技术
超级电容器相对于锂离子电池具有较高的功率密度、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围广等优点，但由于超级电容器的充放电时间短，致使其能量密度较锂离子电池偏低。
钛酸锂材料在电池中作为负极材料使用，它是一种零应变材料，具有很好的循环性能；且具有很高的锂离子扩散系数，可实现高倍率充放电。钛酸锂材料的放电平台平稳，稳定性高，安全性能好。
以活性炭为正极，钛酸锂材料为负极组成的有机混合型电容器，结合了电池和超级电容器的优点，既具有超级电容器的高功率密度优势，同时具有电池的能量密度优势，应用范围广泛。
目前钛酸锂混合电容的缺点就是在循环过程中电极易掉粉，影响了它的循环寿命，因此对其电极制造方法进行研究显得尤为重要。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电容器电极制造过程中的混浆方法及应用。能改善钛酸锂混合电容在循环过程中电极易掉粉的技术问题。
为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供电容器电极制造过程中的混浆方法，包括以下步骤：
正极混浆：
A1：将正极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h；所述正极活性物质与导电炭黑的配比为：正极活性物质88～95重量份，导电炭黑3～8重量份；
A2：步骤A1得到的混合物与蒸馏水；羧甲基纤维素1～2重量份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1～3重量份搅拌1.5～2.5h制得正极浆料；本步骤蒸馏水的加入量为球磨时正极活性物质与导电炭黑质量之和的2.8～3.2倍；
A3：调节正极浆料的粘度至符合在电极集流体基体涂布工艺要求；正极浆料的粘度通过采用添加步骤A1得到的混合物或添加蒸馏水的方法进行调节；
负极混浆：
C1：将负极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h；所述负极活性物质与导电炭黑的配比为：负极活性物质85～91重量份，导电炭黑7～11重量份；
C2：步骤C1得到的混合物与蒸馏水；羧甲基纤维素1～2重量份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1～3重量份搅拌1.5～2.5h制得负极浆料；本步骤蒸馏水的加入量为球磨时负极活性物质与导电炭黑质量之和的2.2～2.6倍；
C3：调节负极混浆的粘度至符合在电极集流体基体涂布工艺要求；所述浆料的粘度通过采用添加步骤C1得到的混合物或添加蒸馏水的方法进行调节。
作为优选技术方案：本发明提供的电容器电极制造过程中的混浆方法，所述正极活性物质为活性炭。
作为优选技术方案：本发明提供的电容器电极制造过程中的混浆方法，所述负极活性物质为钛酸锂。
作为优选技术方案：本发明提供的电容器电极制造过程中的混浆方法，所述导电炭黑为Super P。
作为优选技术方案：本发明提供的电容器电极制造过程中的混浆方法，将正极浆料的布氏粘度调节至1500～2500cps；将负极浆料的布氏粘度调节至2500～3500cps。
本发明中若未特别说明，粘度的测试按照中华人民共和国标准GB10247-88《粘度测试方法》规定的旋转法测试，使用布氏旋转式粘度计在25±0.1℃下进行测量。
为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种前述混浆方法制得的浆料的使用方法。
本发明提供的前述混浆方法制得的浆料的使用方法，所述混浆应用于电容器的正极混浆或/和负极混浆；将正极浆料的布氏粘度调节至1500～2500cps，抽真空除泡，然后涂布在电极集流体基体上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥后制作成正极片；将负极浆料的布氏粘度调节至2500～3500cps，抽真空除泡，然后涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥后制作成负极片。
在不冲突的情况下，上述优选方案可单独或组合实施。
本发明带来的有益效果：本发明提供的技术方案，因正极活性物质或负极活性物质与导电炭黑经球磨后，颗粒更加均匀，混合充分，采用先混合再加入粘结剂的工艺，混浆过程中产生的气泡更易于除尽，从而改善电容器在循环使用过程中电极易掉粉的技术问题，提高产品循环使用的性能。
具体实施方式
本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
实施例1：
制备正极浆料：按重量份将活性炭88份、导电炭黑8份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其2.8倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1.5份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶2.5份搅拌2.0h；通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度在1500～2500cps之间。
制备负极浆料：按重量份将钛酸锂85份、导电炭黑11份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其2.2倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶3份搅拌2.5 h，通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度在2500～3500cps之间。
制备正极片：制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
实施例2：
制备正极浆料：按重量份将活性炭92份、Super P导电炭黑5份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其3倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶2份搅拌1.5h；通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度调节至1500～2500cps。
制备负极浆料：按重量份将钛酸锂89份、Super P导电炭黑8份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其2.5倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1.5份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1.5份搅拌1.5h；通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度调节至2500～3500 cps。
制备正极片：制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
实施例3：
制备正极浆料：按重量份将活性炭95份、导电炭黑Super P 3份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其3.2倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1份搅拌1.5h；通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度调节至1500～2500 cps。
制备负极浆料：按重量份将钛酸锂91份、导电炭黑为Super P 7份混合后球磨1.5～2.5h；球磨后的混合物与其2.6倍重量的蒸馏水、羧甲基纤维素1份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1份搅拌1.5h；通过采用添加球磨后的混合物或添加蒸馏水的方法，调节浆料的布氏粘度调节至2500～3500 cps。
制备正极片：制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
实施例4：
制备正极浆料：按实施例2的工艺制备。
制备负极浆料：按重量份将钛酸锂92份、导电炭黑Super P 6份、CMC1.5份、SBR2.5份的比例进行混合，调成浆料，高速搅拌8~10h，调节浆料的布氏粘度在2500～3500cps范围之内。
制备正极片：制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
实施例5：
制备正极浆料：按重量份将活性炭85份、导电炭黑Super P 10份、CMC 2份、SBR 3份的比例进行混合，调成浆料，高速搅拌8~10h，调节浆料的布氏粘度在1500～2500cps范围之内。
制备负极浆料：按实施例3的工艺制备。
制备正极片：制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
对比实施例1：
制备正极片：用实施例5制得的正极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成正极片。
制备负极片：用实施例4制得的负极浆料抽真空除泡后，涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥48h后制作成负极片。
用以上实施例和对比实施例的电极片，按正极片、隔膜及负极片卷绕组装成电芯，氮气氛围保护下，将电芯密封于电容器壳体内，随后利用设置在电容器壳体上的注液口往电容器壳体里注入1mol/L的电解液，密封电容器壳体，电解液的溶质为LiBF4，溶剂为乙腈，然后密封注液口，制成电容器。装配好的电容器放置12h后进行恒流充放电测试，充放电电压为0.02V～3.0V，在25℃±2℃环境中在100mA/g下进行恒流充放电循环测试（充电倍率和对应的放电倍率相同），测量可逆容量和充放电循环性能。
测试结果见下表：
对比数据说明，本发明提供的技术方案得到的产品循环使用后的容量保持率更高，其中正极和负极同时使用时效果更佳。其机理，是因有本发明提供的技术方案改善了电容器在循环使用过程中电极易掉粉的技术问题。
本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种电容器电极制造过程中的混浆方法，其特征在于，包括以下步骤：
正极混浆：
A1：将正极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h；所述正极活性物质与导电炭黑的配比为：正极活性物质88～95重量份，导电炭黑3～8重量份；
A2：步骤A1得到的混合物与蒸馏水；羧甲基纤维素1～2重量份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1～3重量份搅拌1.5～2.5h制得正极浆料；本步骤蒸馏水的加入量为球磨时正极活性物质与导电炭黑质量之和的2.8～3.2倍；
A3：调节正极浆料的粘度至符合在电极集流体基体涂布工艺要求；正极浆料的粘度通过采用添加步骤A1得到的混合物或添加蒸馏水的方法进行调节；
负极混浆：
C1：将负极活性物质与导电炭黑球磨1.5～2.5h；所述负极活性物质与导电炭黑的配比为：负极活性物质85～91重量份，导电炭黑7～11重量份；
C2：步骤C1得到的混合物与蒸馏水；羧甲基纤维素1～2重量份混合，搅拌4～6h；再加入丁苯橡胶1～3重量份搅拌1.5～2.5h制得负极浆料；本步骤蒸馏水的加入量为球磨时负极活性物质与导电炭黑质量之和的2.2～2.6倍；
C3：调节负极混浆的粘度至符合在电极集流体基体涂布工艺要求；所述浆料的粘度通过采用添加步骤C1得到的混合物或添加蒸馏水的方法进行调节。
2.根据权利要求1所述的电容器电极制造过程中的混浆方法，其特征在于：所述正极活性物质为活性炭。
3.根据权利要求1所述的电容器电极制造过程中的混浆方法，其特征在于：所述负极活性物质为钛酸锂。
4.根据权利要求1所述的电容器电极制造过程中的混浆方法，其特征在于：所述导电炭黑为Super P。
5.根据权利要求1所述的电容器电极制造过程中的混浆方法，其特征在于：正极浆料的布氏粘度调节至1500～2500cps；负极浆料的布氏粘度调节至2500～3500cps。
6.根据权利要求1所述的混浆方法制得浆料的使用方法，其特征在于：将正极浆料的布氏粘度调节至1500～2500cps，抽真空除泡，然后涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥后制作成正极片；将负极浆料的布氏粘度调节至2500～3500cps，抽真空除泡，然后涂布在铝箔上，经烘干、碾压、裁片、真空干燥后制作成负极片。
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