CN105761946A - 一种超级电容器及其制备方法 - Google Patents

一种超级电容器及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105761946A
CN105761946A CN201410791842.3A CN201410791842A CN105761946A CN 105761946 A CN105761946 A CN 105761946A CN 201410791842 A CN201410791842 A CN 201410791842A CN 105761946 A CN105761946 A CN 105761946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
surfactant
ultracapacitor
active material
electrode
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
Application number
CN201410791842.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张易宁
陈素晶
王维
张祥昕
刘永川
寇丽杰
苗小飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Original Assignee
Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS filed Critical Fujian Institute of Research on the Structure of Matter of CAS
Priority to CN201410791842.3A priority Critical patent/CN105761946A/zh
Publication of CN105761946A publication Critical patent/CN105761946A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超级电容器及其制备方法，是将电极活性材料覆盖于集流体表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器，其电极或电解液中还含有表面活性剂。本发明的超级电容器不仅具有高能量密度和高功率密度，且其制备工艺简单、性能可控，具有良好的应用前景。

Description

一种超级电容器及其制备方法
技术领域
本发明属于超级电容器制备领域，具体涉及一种含有表面活性剂的超级电容器及其制备方法。
背景技术
随着全球性资源缺乏的加剧及对绿色技术和高性价比替代能源的渴求，世界各国都在研发新的绿色环保型能源。超级电容器作为本世纪重点发展的新型储能产品，是低碳经济的核心产品之一，正被世界各国所广泛关注，也为越来越多的国家和企业争相研制和生产。
超级电容器是介于电池和传统电容器之间的储能器件，具有比传统电容器更高的能量密度，比电池更高的功率密度；既具有电池的储能特性，又具有传统电容器快速充放电的特性，而且其所用的材料绿色环保，使超级电容器在新能源汽车、再生能源、航空军事、通讯、工业、消费电子等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力。超级电容器的电极活性材料主要有碳材料、金属氧化物、导电聚合物，但目前电极活性材料与电解质存在相容性不佳的问题，极大影响了超级电容器电极的比电容量和超级电容器的内阻，最终超级电容器的能量密度和功率密度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超级电容器及其制备方法，其将表面活性剂设置于电极或电解液中，进而提高超级电容器中电极的比电容量，降低超级电容器的内阻，最终提高超级电容器的能量密度和功率密度。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超级电容器，是将电极活性材料覆盖于集流体表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装而成，其电极或电解液中还含有表面活性剂。
所述超级电容器的制备方法，是在电极活性材料表面覆盖表面活性剂，再制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；
或将表面活性剂与电极活性材料共同制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；
或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面后，再将表面活性剂涂布、喷涂、浸渍、印刷或打印在电极活性材料表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器。
或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面，制成电极；将表面活性剂添加于电解液中，在正极与负极之间设置隔膜后，添加所得电解液组装成超级电容器。
或采用上述任意两种或两种以上方法进行操作，组装成超级电容器。
所述超级电容器的制备方法中，其表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂或非离子表面活性剂中的至少一种，具体为脂肪铵盐、鏻化合物、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、脂肪酰肽缩合物、烷基咪唑啉盐、烷基吡啶盐、羟基胺、氟化物、聚氧乙烯醚型，多元醇型、氟碳型、烷基醇酰胺型表面活性剂中的至少一种；优选非离子表面活性剂，更优选聚氧乙烯醚型，多元醇型、氟碳型、烷基醇酰胺型非离子表面活性剂。
其表面活性剂的含量为所处理电极活性材料或电解质重量的0.001~1%，优选表面活性剂的含量为0.01~0.5wt%，更优为0.05~0.1wt%。
所述电极活性材料为石墨、炭黑、乙炔黑中的至少一种。
所述粘接剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羟甲基甲基纤维素、羧甲基纤维素、丁苯橡胶中的至少一种。
所述集流体为铝、铜、镍、钽、钛、铅、不锈钢、石墨、导电聚合物材料或石墨烯的箔片、网状物或块状物。
所述隔膜为聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚偏氟乙烯微孔膜、聚丙烯聚乙烯复合膜、无机陶瓷膜、纸隔膜或无纺布隔膜，该隔膜可防止正极与负极直接接触而产生短路，但允许离子的传导。
所述组装是将超级电容器内部的电极以叠层、卷绕等方式组装成片状、方形、扣式、圆柱状中的任意一种，也可以组装成不规则形状。
本发明的显著优点在于：本发明电极或电解液中包含表面活性剂，以提高超级电容器中电极的比电容量、降低超级电容器的内阻，最终提高超级电容器的能量密度和功率密度，且其制备工艺简单、性能可控，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合，并添加电极活性材料重量0.001%的烷基酚聚氧乙烯醚非离子表面活性剂，混合成浆料后涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将处理后的电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成柱状超级电容器。
实施例2：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合成溶液，涂布于铝箔表面后于110℃下烘干，再将电极活性材料重量0.005%的氟碳非离子表面活性剂溶液喷涂至该铝箔表面，烘干，制成电极，再按常规方法将处理后的电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成片状超级电容器。
实施例3：将活性炭置于其重量0.01%的三乙醇胺阳离子表面活性剂溶液中一段时间后，烘干除去溶剂；然后将表面活性剂处理后的活性炭、炭黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合成浆料，涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将处理后的电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成柱状超级电容器。
实施例4：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合成浆料，涂布于不锈钢网表面，于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥；在电解液中加入电解质重量0.05%的十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加所得电解液，组装成柱状超级电容器。
实施例5：将电极活性材料石墨烯、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1，并添加电极活性材料重量0.1%的十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂，混合成悬浮液后涂布于铝箔表面，于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成柱状超级电容器。
实施例6：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1，并添加电极活性材料重量0.3%的十二烷基乙氧基磺基甜菜碱两性表面活性剂，混合成浆料后涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成柱状超级电容器。
实施例7：将电极活性材料二氧化锰、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合成浆料，涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再将电极浸入电极活性材料重量0.4%的十二烷基磺酸钠阴离子表面活性剂溶液及电极活性材料重量0.1%的氟碳非离子表面活性剂溶液中，烘干，再按常规方法将电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成片状超级电容器。
实施例8：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1，添加电极活性材料重量1%的聚山梨醇非离子表面活性剂，混合成浆料后涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法将电极滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥；在电解液中加入电解质重量0.05%的十二烷基硫酸钠阴离子表面活性剂，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加所得电解液，组装成柱状超级电容器。
对比例1：将电极活性材料活性炭、乙炔黑与粘接剂聚偏氟乙烯按质量比8:1:1混合均匀，以NMP调成活性炭电极浆料，再涂布于铝箔表面，并于110℃下烘干，制成电极，再按常规方法滚压，裁切成规定尺寸，真空干燥，将正极、隔膜、负极依次叠放后添加电解液，组装成柱状超级电容器。
表1性能参数表
从表1可以看出，本发明实施例1-8中制备的超级电容器与对比例1相比，其比电极的电容量明显提高，超级电容器的内阻也明显降低，特别是实施例4、5中，当所添加的表面活性剂为电极活性材料或电解质重量的0.05~0.1%时，电极的比电容量最高，超级超级电容器的内阻最低。说明本发明超级电容器与传统超级电容器相比，具有明显优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种超级电容器，是将电极活性材料覆盖于集流体表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装而成，其特征在于：所述电极或电解液中还含有表面活性剂。
2.一种如权利要求1所述超级电容器的制备方法，其特征在于：在电极活性材料表面覆盖表面活性剂，再制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；
或将表面活性剂与电极活性材料共同制备成浆料、溶液或悬浮液后覆盖于集流体表面，制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；
或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面后，再将表面活性剂涂布、喷涂、浸渍、印刷或打印在电极活性材料表面制成电极，再在正极与负极之间设置隔膜，添加电解液后组装成超级电容器；
或将电极活性材料制备成浆料、溶液或悬浮液，覆盖于集流体表面，制成电极；将表面活性剂添加于电解液中，在正极与负极之间设置隔膜后，添加所得电解液组装成超级电容器；
或采用上述任意两种或两种以上方法进行操作，组装成超级电容器。
3.根据权利要求2所述超级电容器的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂中至少一种。
4.根据权利要求2所述超级电容器的制备方法，其特征在于：所述表面活性剂为非离子表面活性剂。
5.根据权利要求4所述超级电容器的制备方法，其特征在于：所述非离子表面活性剂为聚氧乙烯醚型，多元醇型、氟碳型、烷基醇酰胺型表面活性剂中的至少一种。
6.根据权利要求2所述超级电容器的制备方法，其特征在于：表面活性剂的含量为所处理电极活性材料或电解质重量的0.001~1%。
7.根据权利要求2所述超级电容器的制备方法，其特征在于：表面活性剂的含量为所处理电极活性材料或电解质重量的0.01~0.5%。
CN201410791842.3A 2014-12-19 2014-12-19 一种超级电容器及其制备方法 Pending CN105761946A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410791842.3A CN105761946A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种超级电容器及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410791842.3A CN105761946A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种超级电容器及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105761946A true CN105761946A (zh) 2016-07-13

Family

ID=56339607

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410791842.3A Pending CN105761946A (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种超级电容器及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105761946A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109003834A (zh) * 2018-07-20 2018-12-14 安徽旭峰电容器有限公司 一种超级电容器用高压电解液
CN111276339A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用
CN115376838A (zh) * 2022-08-05 2022-11-22 浙江大学 一种基于物理过程形成sei膜的宽电压窗口水系电解液及其制备方法和应用
CN116130146A (zh) * 2023-02-09 2023-05-16 湖北亿纬动力有限公司 一种导电浆料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465212A (zh) * 2009-01-12 2009-06-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种超级电容器电解液
CN101871115A (zh) * 2010-05-31 2010-10-27 福建国光电子科技股份有限公司 用于处理铝电解电容器中铝箔的电解液
CN103515117A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 一种双电层电容器用电解液
CN103515118A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 一种双电层电容器用电解液

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101465212A (zh) * 2009-01-12 2009-06-24 广州天赐高新材料股份有限公司 一种超级电容器电解液
CN101871115A (zh) * 2010-05-31 2010-10-27 福建国光电子科技股份有限公司 用于处理铝电解电容器中铝箔的电解液
CN103515117A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 一种双电层电容器用电解液
CN103515118A (zh) * 2012-06-28 2014-01-15 海洋王照明科技股份有限公司 一种双电层电容器用电解液

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张宝宏，张光绪，殷金玲，黄震雷: "表面活性剂对双电层电容器性能的影响", 《电源技术》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109003834A (zh) * 2018-07-20 2018-12-14 安徽旭峰电容器有限公司 一种超级电容器用高压电解液
CN111276339A (zh) * 2018-12-04 2020-06-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用
CN111276339B (zh) * 2018-12-04 2023-05-09 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种超级电容器赝电容型电解液及其制备方法和应用
CN115376838A (zh) * 2022-08-05 2022-11-22 浙江大学 一种基于物理过程形成sei膜的宽电压窗口水系电解液及其制备方法和应用
WO2024027499A1 (zh) * 2022-08-05 2024-02-08 浙江大学 一种基于物理过程形成sei膜的宽电压窗口水系电解液及其制备方法和应用
CN115376838B (zh) * 2022-08-05 2024-03-26 浙江大学 一种基于物理过程形成sei膜的宽电压窗口水系电解液及其制备方法和应用
CN116130146A (zh) * 2023-02-09 2023-05-16 湖北亿纬动力有限公司 一种导电浆料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105448534B (zh) 一种复合电极及其制备方法和在超级电容器中的应用
CN103117414B (zh) 一种负极钛酸锂电池用电解液、锂离子电池及其制备方法
WO2020006788A1 (zh) 一种金属有机框架碳纳米管复合材料的制备方法
CN102544502A (zh) 用于锂二次电池的正极负极导电添加剂及其制备方法和相关锂二次电池的制备方法
CN103035901B (zh) 一种锂电池纳米氧化物包覆钛酸锂负极材料及其制备方法
CN102104140A (zh) 动力电池电极及其制备方法
CN105552281A (zh) 锂硫电池用覆碳隔膜的制备方法
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
CN102881464B (zh) 一种储能装置的制作方法
CN105761946A (zh) 一种超级电容器及其制备方法
CN102299384A (zh) 160ah磷酸铁锂方形电池及其制作工艺
CN101685853A (zh) 一种锂离子电池制备方法
CN105470456A (zh) 一种钛酸锂负极极片及其制备方法
CN107633957A (zh) 锂离子电容器制备方法及锂离子电容器
CN103745833A (zh) 一种超级电容电池及其制备方法
CN109411762A (zh) 一种涂炭铝箔及其制备方法
JP2012003928A (ja) 水溶液系二次電池
CN112687836B (zh) 一种锂电池极片涂布方法
CN102074377A (zh) 一种用于超级电容器的活性炭/低维钛氧化物复合电极材料
CN105900198A (zh) 锂离子电容器用正极和使用其的锂离子电容器
CN109741956A (zh) 一种石墨烯基高比能锂离子电容器及其制备方法
CN106098399A (zh) 复合电极、超级电容器及其制备方法
CN105870403A (zh) 锂离子电池正极片、制备方法及超级电容器复合电池
CN104900902A (zh) 一种高性能锂硫电池
CA3181237A1 (en) Positive electrode of hybrid capacitor and manufacturing method therefor and use thereof

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160713