CN105551821A - 超级电容器浆料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于超级电容器浆料的制备方法。通过如下方案实现：成分包括活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，制备工艺包括如下步骤：将活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂放入搅拌机中搅拌均匀形成不流动的粘稠物料Ⅰ,粘稠物料Ⅰ固含量在25%~50%之间；将粘稠物料Ⅰ放入螺杆挤出机中挤压混合分散，形成均匀的挤压混合物料Ⅱ；在挤压混合物料Ⅱ中加入适量溶剂放入超级波搅拌机中，超声搅拌形成一定粘度的超级电容器浆料，超声波搅拌机搅拌后浆料固含量在10%~25%之间，粘度范围为1500-35000cp；将超声搅拌好的超级电容器浆料过筛转入带旋转盘的周转罐体中进行抽真空除气泡处理。

Description

超级电容器浆料的制备方法
技术领域
本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种超级电容器浆料的制备方法。
背景技术
超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能装置，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，具有可达法拉级甚至上万法拉的静电容量，因此其具有能量密度较高的特点。同时还具有可快速充放电、能量转换效率高、温度特性好（-40℃~70℃）、循环使用寿命长和绿色环保等优点，因而其技术已受到世界各国的普遍重视，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。
在超级电容器制造过程中，超级电容器浆料的制备是第一道工序也是决定超级电容器性能的至关重要的一道工序，对于浆料的制备工艺，目前大多数公司仍采用传统的制备工艺，将多种固体粉末和溶液进行搅拌混合。然而，目前的浆料制备工艺存在着以下问题：
1、各种物料的颗粒较小，物料容易团聚，分散均匀十分困难；
2、制备周期长，电量消耗大；
3、要求的设备体积和功率较大，操作不方便，能源浪费十分严重；
4、需要大量的人工，劳动强度高；
5、制备的浆料稳定性不好，容易分层。
由于制备的浆料存在上述缺陷，从而使采用该浆料制备的超级电容器产品存在极片上大颗粒刺透隔膜而短路报废，降低了产品合格率；活性物质分布不均匀，导致每个超级电容器容量高低不同，对超级电容器的均一性造成极大的影响，从而影响了超级电容器的使用推广。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于解决现有的超级电容器制造过程中浆料的均匀性不好、物料团聚、制备周期长、能量消耗大等缺点，提供一种可以将超级电容器中的各种物质均匀的混合在一起，具有均匀性好，稳定性高，不易分层，无气泡的浆料制备方法。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：
超级电容器浆料的制备方法，该浆料的成分包括活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，制备工艺包括如下步骤：
1)物料初混，将活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂放入搅拌机中搅拌均匀形成不流动的粘稠物料Ⅰ,粘稠物料Ⅰ的固含量在25%~50%之间；
2)挤压混合，将粘稠物料Ⅰ放入螺杆挤出机中挤压混合分散，形成分散均匀的挤压混合物料Ⅱ；
3)超声搅拌，在挤压混合物料Ⅱ中加入适量溶剂放入超级波搅拌机中，超声搅拌形成一定粘度的超级电容器浆料，超声波搅拌机搅拌后浆料固含量在10%~25%之间，粘度范围为1500-35000cp；
4)真空除泡，将超声搅拌好的的超级电容器浆料过筛转入带旋转盘的周转罐体中，进行抽真空除气泡处理。
作为有优选，采用螺杆挤出机挤压混合物料Ⅰ至少一次挤压混合。
作为优选，螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或者多螺杆挤出机。
作为优选，超声波搅拌机设有恒温系统，可以使浆料温度维持在10℃~50℃范围内。
作为优选：超声波搅拌机机罐体内的压力设置在0.2Mpa~0.6Mpa之间。。
作为进一步的优选：超声波搅拌机的频率设置在10MHz~50MHz之间。
本发明提供了一种超级电容器浆料的制备方法，简单方便，易于操作，不但能够大大缩短浆料制备的时间，而且浆料分散效果良好，浆料的均一性和稳定性都有大大提升，使用该种浆料制备的超级电容器成品的各项性能指标都有大幅提升。另外，在超级电容器浆料的制备过程中，能源消耗低，生产效率高，并且生产成本低，能够大规模的生产。
具体实施方法
超级电容器浆料的制备方法，该浆料的成分包括活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，制备工艺包括如下步骤：
1)物料初混，将活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂放入搅拌机中搅拌均匀形成不流动的粘稠物料Ⅰ,粘稠物料Ⅰ的固含量在25%~50%之间；
2)挤压混合，将粘稠物料Ⅰ放入螺杆挤出机中挤压混合分散，形成分散均匀的挤压混合物料Ⅱ；
3)超声搅拌，在挤压混合物料Ⅱ中加入适量溶剂放入超级波搅拌机中，超声搅拌形成一定粘度的超级电容器浆料，超声波搅拌机搅拌后浆料固含量在10%~25%之间，粘度范围为1500-35000cp；
4)真空除泡，将超声搅拌好的的超级电容器浆料过筛转入带旋转盘的周转罐体中，进行抽真空除气泡处理。
采用螺杆挤出机挤压混合物料Ⅰ至少一次挤压混合。螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或者多螺杆挤出机。超声波搅拌机设有恒温系统，可以使浆料温度维持在10℃~50℃范围内。超声波搅拌机机罐体内的压力设置在0.2Mpa~0.6Mpa之间。超声波搅拌机的频率设置在10MHz~50MHz之间。
下面按照上述方案，结合实例进一步来说明本发明的实质内容和技术特点，但本发明绝非仅限于下述实例。
实施例1
按照活性炭90%、导电炭黑5%、PVDF粘结剂5%的配比，将活性炭900g、导电炭黑50g、PVDF粘结剂50g加入到1500g溶剂N-甲基吡咯烷酮中，将上述物质放入到双行星式搅拌机中搅拌0.5h制备成固含量40%的粘稠物料Ⅰ，将粘稠物料Ⅰ通过单螺杆挤出机挤压混合两次后，放入超声波搅拌罐中并加入2000gN-甲基吡咯烷酮，设置超声波搅拌机参数为压力到0.4Mpa，超声频率为50MHz搅拌2h后形成固含量为22.2%的均匀浆料，转入周转罐中抽真空除气泡，记得到混合均匀，稳定的无气泡的超级电容器浆料。
实施例2
按照活性炭90%、导电炭黑6%、PVDF粘结剂4%的配比，将活性炭900g、导电炭黑50g、PVDF粘结剂40g加入到2000g溶剂N-甲基吡咯烷酮中，将上述物质放入到双行星式搅拌机中搅拌1h制备成固含量33.3%的粘稠物料Ⅰ，将粘稠物料Ⅰ通过双螺杆挤出机挤压混合三次后，放入超声波搅拌罐中并加入2000gN-甲基吡咯烷酮，设置超声波搅拌机参数为压力到0.6Mpa，超声频率为40MHz搅拌3h后形成固含量为20%的均匀浆料，转入周转罐中抽真空除气泡，记得到混合均匀，稳定的无气泡的超级电容器浆料。
实施例3
按照活性炭93%、导电炭黑3%、PVDF粘结剂4%的配比，将活性炭930g、导电炭黑30g、PVDF粘结剂40g加入到2500g溶剂N-甲基吡咯烷酮中，将上述物质放入到双行星式搅拌机中搅拌0.5h制备成固含量28.6%的粘稠物料Ⅰ，将粘稠物料Ⅰ通过单螺杆挤出机挤压混合四次后，放入超声波搅拌罐中并加入2000gN-甲基吡咯烷酮，设置超声波搅拌机参数为压力到0.3Mpa，超声频率为45MHz搅拌4h后形成固含量为18.2%的均匀浆料，转入周转罐中抽真空除气泡，记得到混合均匀，稳定的无气泡的超级电容器浆料。

Claims (6)

1.一种超级电容器浆料的制备方法，其特征在于，该浆料的成分包括活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂，粘结剂为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮，制备工艺包括如下步骤：
物料初混，将活性炭、导电炭黑、粘结剂和溶剂放入搅拌机中搅拌均匀形成不流动的粘稠物料Ⅰ,粘稠物料Ⅰ的固含量在25%~50%之间；
挤压混合，将粘稠物料Ⅰ放入螺杆挤出机中挤压混合分散，形成分散均匀的挤压混合物料Ⅱ；
超声搅拌，在挤压混合物料Ⅱ中加入适量溶剂放入超级波搅拌机中，超声搅拌形成一定粘度的超级电容器浆料，超声波搅拌机搅拌后浆料固含量在10%~25%之间，粘度范围为1500-35000cp；
真空除泡，将超声搅拌好的的超级电容器浆料过筛转入带旋转盘的周转罐体中，进行抽真空除气泡处理。
2.根据权利要求1所述的超级电容器浆料制备方法，其特征在于，采用螺杆挤出机挤压混合物料Ⅰ至少一次挤压混合。
3.根据权利要求2所述的超级电容器浆料制备方法，其特征在于，所述螺杆挤出机可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或者多螺杆挤出机。
4.根据权利要求3所述的超级电容器浆料制备方法，其特征在于，超声波搅拌机设有恒温系统，可以使浆料温度维持在10℃~50℃范围内。
5.根据权利要求4所述的超级电容器浆料制备方法，其特征在于：超声波搅拌机机罐体内的压力设置在0.2Mpa~0.6Mpa之间。
6.根据权利要求5所述的超级电容器浆料制备方法，其特征在于：超声波搅拌机的频率设置在10MHz~50MHz之间。
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