CN105489396A - 一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，包括步骤：Ⅰ、球磨，将按70~95:1~27的比例混合的活性炭与导电碳放入行星式球磨机中进行球磨分散混合1h～10h，得到均匀干粉料；Ⅱ、湿混，将步骤Ⅰ所得活性炭和导电碳的干粉放入双行星搅拌机中，并加入溶液和粘结剂，搅拌0.2h～5h形成粘稠不流动的湿物料；Ⅲ、造粒，将步骤Ⅱ所得粘稠物料放入螺杆挤出机中挤压造粒；Ⅳ、干燥，将步骤Ⅲ所得物料颗粒放入鼓风烘箱中烘烤2~10h；？Ⅴ、浸润，将步骤Ⅳ所得干燥物料颗粒放入溶液中浸润5~60min；？Ⅵ、胶炼成膜，将步骤Ⅴ所得溶液浸润好的颗粒物料胶炼成弹性片状碳膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种超级电容器用碳膜的制备方法，尤其涉及一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法。
背景技术
超级电容器是一种新型的能快速充/放电的绿色储能装置，它具有传统电解电容器和电池的双重功能，其功率密度远高于电池，且比电池充放电速度快很多，能量密度远高于传统的电解电容器。与传统电解电容器和电池相比较，超级电容器具有体积小、能量密度大、充放电速度快、循环寿命长、放电功率高、工作温度范围宽（-40℃～85℃）、可靠性好及成本低廉等优点。因此，超级电容器正已成为一种新型、高效、实用、绿色环保的快速充放电储能器件，在能源、汽车、医疗卫生、电子和军事等领域都有十分广泛的应用前景。
碳膜是纽扣超级电容器的核心部件，其由活性碳、导电碳和粘结剂等混合组成，其性能的好坏对超级电容器的容量、内阻以及可靠性和寿命等均有直接的影响。通常，扣式超级电容器用碳膜的制备方法为将活性炭、导电碳、粘结剂和溶剂混合后在对辊机上进行胶炼而成，采用这种制备方法所需混料周期长、效率低，所制备的碳膜内部各物质分散效果不稳定，导电性差，从而使得所制备的扣式超级电容器制备成本较高、可靠性差、使用寿命缩短。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备成本较高低、可靠性好、使用寿命长的扣式超级电容器用碳膜的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
Ⅰ、球磨，将按70~95:1~27的比例混合的活性炭与导电碳放入行星式球磨机中进行球磨分散混合1h～10h，得到均匀干粉料；
Ⅱ、湿混，将步骤Ⅰ所得活性炭和导电碳的干粉放入双行星搅拌机中，并加入溶液和粘结剂，搅拌0.2h～5h形成粘稠不流动的湿物料；
Ⅲ、造粒，将步骤Ⅱ所得粘稠物料放入螺杆挤出机中挤压造粒；
Ⅳ、干燥，将步骤Ⅲ所得物料颗粒放入鼓风烘箱中烘烤2~10h；
Ⅴ、浸润，将步骤Ⅳ所得干燥物料颗粒放入溶液中浸润5~60min；
Ⅵ、胶炼成膜，将步骤Ⅴ所得溶液浸润好的颗粒物料胶炼成弹性片状碳膜。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中的溶液为去离子水，所述步骤Ⅴ中的溶液为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮和NMP中的一种或几种。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量在30%～60%之间。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量优选30%～40%。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅰ中球磨分散混合时间优选2h～5h。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中的搅拌时间优选0.5h～1h。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ中的环境温度控制在20~40℃。
根据所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅵ中胶炼制备的薄弹性片状碳膜的厚度控制在0.3m～2mm之间。
本发明所述的制备方法包括球磨、湿混、造粒、干燥、浸润和胶炼成膜六个操作步骤，减少了操作工序，降低了操作时间，提高了生产效率，降低了劳动强度，并且有效提高了碳膜内各种物质混合的均匀度，制备出了各物质分散性和结合力优良的碳膜。使用该碳膜制备的扣式超级电容器降低了电极内阻，改善了电极结构和电化学稳定性，提高了超级电容器的可靠性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：
Ⅰ、球磨，将按70~95:1~27的比例混合的活性炭与导电碳放入行星式球磨机中进行球磨分散混合1h～10h，得到均匀干粉料；
Ⅱ、湿混，将步骤Ⅰ所得活性炭和导电碳的干粉放入双行星搅拌机中，并加入溶液和粘结剂，搅拌0.2h～5h形成粘稠不流动的湿物料；
Ⅲ、造粒，将步骤Ⅱ所得粘稠物料放入螺杆挤出机中挤压造粒；
Ⅳ、干燥，将步骤Ⅲ所得物料颗粒放入鼓风烘箱中烘烤2~10h；
Ⅴ、浸润，将步骤Ⅳ所得干燥物料颗粒放入溶液中浸润5~60min；
Ⅵ、胶炼成膜，将步骤Ⅴ所得溶液浸润好的颗粒物料胶炼成弹性片状碳膜。
所述步骤Ⅱ中的溶液为去离子水，所述步骤Ⅴ中的溶液为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮和NMP中的一种或几种。
所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量在30%～60%之间。
所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量优选30%～40%。
所述步骤Ⅰ中球磨分散混合时间优选2h～5h。
所述步骤Ⅱ中的搅拌时间优选0.5h～1h。
所述步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ中的环境温度控制在20~40℃。
所述步骤Ⅵ中胶炼制备的薄弹性片状碳膜的厚度控制在0.3m～2mm之间。
本发明所述碳膜的制备采用六步式制备工艺，所述步骤Ⅲ中，螺杆挤出机机头采用多孔结构，螺杆挤出机的螺杆、料筒和机头均采用316不锈钢制备，螺杆挤出机可以为单螺杆挤出机也可以为多螺杆挤出机。
上述实例中的六个步骤是一个完整的扣式超级电容器用碳膜制备过程，经过大量的试验表明，通过这样一个完整的制备过程，可以有效缩短制备时间，提高生产效率和降低劳动强度，提高碳膜内各种物质混合的均匀度，提高碳膜内部各碳层之间的结合力，制备出各物质分散性和结合力优良的碳膜。
Claims (8)
1.一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
Ⅰ、球磨，将按70~95:1~27的比例混合的活性炭与导电碳放入行星式球磨机中进行球磨分散混合1h～10h，得到均匀干粉料；
Ⅱ、湿混，将步骤Ⅰ所得活性炭和导电碳的干粉放入双行星搅拌机中，并加入溶液和粘结剂，搅拌0.2h～5h形成粘稠不流动的湿物料；
Ⅲ、造粒，将步骤Ⅱ所得粘稠物料放入螺杆挤出机中挤压造粒；
Ⅳ、干燥，将步骤Ⅲ所得物料颗粒放入鼓风烘箱中烘烤2~10h；
Ⅴ、浸润，将步骤Ⅳ所得干燥物料颗粒放入溶液中浸润5~60min；
Ⅵ、胶炼成膜，将步骤Ⅴ所得溶液浸润好的颗粒物料胶炼成弹性片状碳膜。
2.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中的溶液为去离子水，所述步骤Ⅴ中的溶液为无水甲醇、无水乙醇、异丙醇、丙酮和NMP中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量在30%～60%之间。
4.根据权利要求3所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中制备的粘稠不流动的湿物料的固含量优选30%～40%。
5.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅰ中球磨分散混合时间优选2h～5h。
6.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ中的搅拌时间优选0.5h～1h。
7.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ中的环境温度控制在20~40℃。
8.根据权利要求1所述的一种扣式超级电容器用碳膜的制备方法，其特征是，所述步骤Ⅵ中胶炼制备的薄弹性片状碳膜的厚度控制在0.3m～2mm之间。
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