CN114300176B - 一种导电浆料及其制备方法和用途 - Google Patents
一种导电浆料及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114300176B CN114300176B CN202210015663.5A CN202210015663A CN114300176B CN 114300176 B CN114300176 B CN 114300176B CN 202210015663 A CN202210015663 A CN 202210015663A CN 114300176 B CN114300176 B CN 114300176B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive
- modified polyethylene
- agent
- conductive paste
- water
- 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.)
- Active
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 69
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 68
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 68
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 51
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 28
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000002518 antifoaming agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 15
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 8
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 7
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 claims description 6
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 4
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 claims 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 32
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 6
- 239000006245 Carbon black Super-P Substances 0.000 description 5
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 5
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 5
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 5
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 239000002174 Styrene-butadiene Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000009775 high-speed stirring Methods 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150096185 PAAS gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011529 conductive interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009459 flexible packaging Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011115 styrene butadiene Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
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
- Conductive Materials (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种导电浆料及其制备方法和用途。所述导电浆料包括粘合剂、消泡剂和导电剂；所述粘合剂包括水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液的组合。本发明采用水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液作为超级电容器电极中导电涂层的粘结剂，并以此为基础制备得到耐高温(85℃以上)超级电容器电极片，同时导电涂层及其电极片的制备方法具有简单易行、低成本以及环保型高的系列优点。
Description
技术领域
本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种导电浆料及其制备方法和用途。
背景技术
超级电容器作为一种高功率器件，在新能源汽车、工业自动化、轨道交通和电力电子等领域得到了广泛应用，特别是近年来随着汽车电子设备对耐85℃及以上高温产品的要求，耐高温超级电容器的需求变得越来越多。超级电容器的电极制备是超级电容器制造中最核心的技术部分，在超级电容器电极制造中引入导电涂层进一步降低电极内阻和抑制电极内阻增长，已成为超级电容器电极工艺中的关键技术之一。
CN1860567A提出了一种采用丁苯橡胶(SBR)作为超级电容电极中导电性中间层的粘结剂，并提出丁苯橡胶的玻璃化温度在-5～30℃。显然，这种采用丁苯橡胶作为导电涂层的粘结剂并不具有耐85℃及以上高温性能的要求。
CN103137334A进一步改进了超级电容器电极中导电涂层的电性能，但仍采用SBR作为导电涂层的粘结剂，对耐85℃及以上高温性能的改善没有帮助。
CN1890766A提出了一种采用氟树脂作为超级电容器电极和内涂层的粘结剂，这种内涂层能够提高电极的粘结性和降低内阻，同时氟树脂具有较好的耐高温性能，但使用有机溶剂甲基异丁基酮作为溶剂对环境并不友好，并且环保性差。
因此，在本领域中，期望开发一种导电涂层，其采用的粘结剂不仅在85℃及以上的高温下具有良好的粘合力，同时对环境友好以及制备方法简单易行。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种导电浆料及其制备方法和用途。本发明采用水溶性聚丙烯酸钠(PAAS)溶液和改性聚乙烯(PE)乳液作为超级电容器电极中导电涂层的粘结剂，并以此为基础制备得到耐高温(85℃以上)超级电容器电极片，同时导电涂层及其电极片的制备方法具有简单易行、低成本以及环保型高的系列优点。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种导电浆料，所述导电浆料包括粘合剂、消泡剂和导电剂；
所述粘合剂包括水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液的组合。
本发明通过采用水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液的组合的粘结剂，制备得到的导电涂层及其超级电容器电极具有耐受85℃及以上高温的特性，使其具有粘接力强、高柔软性、低内阻和电化学性能优异等系列优点。
优选地，所述水溶性聚丙烯酸钠溶液中的水溶性聚丙烯酸钠的分子量为107～3*107。
优选地，所述水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.3～0.8％，例如可以为0.3％，0.32％，0.35％，0.37％，0.4％，0.42％，0.45％，0.47％，0.5％，0.52％，0.55％，0.57％，0.6％，0.62％，0.65％，0.67％，0.7％，0.72％，0.75％，0.77％，0.8％。
在本发明中，通过调整所述水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度，使得导电浆料具有合适的浓度利于涂布，水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度过低，则会导致导电浆料粘度过低涂布效果差，反之则会导致导电浆料粘度较大和导电涂层内阻增大。
优选地，所述改性聚乙烯乳液为聚乙烯接枝丙烯酸后乳化形成。
优选地，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的接枝率为3～10％，例如可以为3％，3.2％，3.5％，3.7％，4％，4.2％，4.5％，4.7％，5％，5.2％，5.5％，5.7％，6％，6.2％，6.5％，6.7％，7％，7.2％，7.5％，7.7％，8％，8.5％，8.7％，9％，9.5％，9.7％，10％。
在本发明中，通过调整所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的接枝率，使得改性聚乙烯具有合适的熔点、熔融指数和粘接力，改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的接枝率过低，则会粘接力不足，反之则会熔点较低。
优选地，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的熔融指数(MI)为2～10g/10min，例如可以为2g/10min，2.5g/10min，3g/10min，3.5g/10min，4g/10min，4.5g/10min，5g/10min，5.5g/10min，6g/10min，6.5g/10min，7g/10min，7.5g/10min，8g/10min，8.5g/10min，9g/10min，9.5g/10min，10g/10min。
在本发明中，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的熔融指数是在125℃和2.16kg压力下测得。
优选地，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的熔点为70～110℃，例如可以为70℃，72℃，75℃，77℃，80℃，82℃，85℃，87℃，90℃，92℃，95℃，97℃，100℃，102℃，105℃，107℃，110℃。
作为本发明优选的技术方案，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的熔点为80～100℃，例如可以为80℃，82℃，85℃，87℃，90℃，92℃，95℃，97℃，100℃。
优选地，以导电浆料的总质量为100％计，所述改性聚乙烯乳液的质量百分含量为1.0～5.0％，例如可以为1.0％，1.2％，1.5％，1.7％，2.0％，2.2％，2.5％，2.7％，3.0％，3.2％，3.5％，3.7％，4.0％，4.2％，4.5％，4.7％，5.0％。
在本发明中，通过调整所述改性聚乙烯乳液的质量百分含量，使得导电涂层具有较好的粘接力和导电性，改性聚乙烯乳液的质量百分含量过低，则会导电涂层粘接力低导电性差，反之则会尽管具有良好的粘接力但导电性大大降低。
优选地，所述消泡剂为含有氨基基团的硅烷偶联剂。
优选地，以导电浆料的总质量为100％计，所述消泡剂的质量百分含量为0.01～0.10％，例如可以为0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，0.06％，0.07％，0.08％，0.09％，0.10％。
在本发明中，所述消泡剂的质量百分含量过高会导致导电涂层的内阻增加，进而影响电极的电性能。
优选地，所述导电剂包括导电炭黑(CB)、乙炔黑、片状石墨(Gr)、碳纳米管(CNT)或石墨烯(Ge)中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，以导电浆料的总质量为100％计，所述导电剂的质量百分含量为5～15％，例如可以为5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％。
在本发明中，通过调整所述导电剂的质量百分含量，使得导电涂层具有较低的电阻率和良好的电化学性能，所述导电剂的质量百分含量过低，则会导电涂层内阻较高电化学性能差，反之则会尽管具有较低的电阻率但导电浆料流动性差，制备的涂层存在厚度超标和颗粒划痕等外观不良现象。
第二方面，本发明提供了一种制备第一方面所述的导电浆料的方法，所述方法包括以下步骤：
将水溶性聚丙烯酸钠溶液、导电剂、消泡剂和改性聚乙烯乳液进行混合，加入氨水调节pH，形成粗浆料，而后将粗浆料进行高压均质分散处理，得到所述导电浆料。
优选地，所述混合在搅拌下进行。
优选地，所述搅拌的速率为500～2500r/min，例如可以为500r/min，800r/min，1200r/min，1500r/min，1800r/min，2000r/min，2500r/min。
优选地，所述pH值为9～11。
优选地，所述高压均质分散处理的压力为100～200MPa，例如可以为100MPa，110MPa，120MPa，130MPa，140MPa，150MPa，160MPa，170MPa，180MPa，190MPa，200MPa。
在本发明中，通过调整高压均质分散处理的压力，使得导电剂均匀分散在导电浆料中同时不破坏导电浆料中粘结剂的分子结构，高压均质分散处理的压力过低，则会导致导电剂的分散不够均匀以及导电涂层内阻均匀性差，反之则会导电涂层粘接力低和内阻变大。
优选地，所述高压均质分散处理的次数为1～5次。
第三方面，本发明提供了一种电极片，所述电极片包括集流体和电极材料，所述集流体包括金属箔和导电涂层，所述导电涂层采用根据第一方面所述的导电浆料制得。
优选地，所述导电涂层的面密度为0.3～1.0g/m2。
第四方面，本发明提供了一种超级电容器，所述超级电容器包括电极片、电解质和隔膜，所述电极片为第三方面所述的电极片。
优选地，所述电极片的面密度为50～130g/m2。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种导电浆料，具有分散性良好和粘合力强的特点，制备得到的导电涂层具有良好的耐高温性能(85℃以上)和电极粘结性能，同时制备得到的超级电容器的电性能优异。
本发明提供的导电浆料的制备方法简单易行，生产效率高，具有重复性稳定的特点。
附图说明
图1为应用例1至应用例2与对比应用例1至对比应用例2的循环性能图；
图2为应用例1至应用例2与对比应用例1至对比应用例2的内阻变化图；
图3为应用例3至应用例4与对比应用例1至对比应用例2在85℃下的循环性能图；
图4为应用例3至应用例4与对比应用例1至对比应用例2在85℃下的内阻变化图。
具体实施方式
下面通过结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种导电浆料，所述导电浆料包括粘合剂、含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550和导电炭黑Super P；所述粘合剂包括水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯EAA-2500乳液的组合。
所述超级电容器的导电浆料的制备方法如下：
(1)称取水溶性聚丙稀酸钠(牌号NP-600，分子量为2.5*107)7g和一定量去离子水，投入到高速分散机中配制成质量浓度为0.7％的水溶性聚丙稀酸钠溶液；
(2)称取导电炭黑Super P 60g、含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550 0.5g、改性聚乙烯EAA-2500乳液80g((固含量为25％，改性聚乙烯的接枝率为5.0％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为4.7g/10min，熔点为85℃)，加入到水溶性聚丙稀酸钠溶液中，并通过滴加氨水调节PH值为10.3，高速搅拌形成超级电容导电粗浆料，搅拌的速率为1500r/min；
(3)将超级电容导电粗浆料倒入超高压均质机的料斗中，设定高压均质分散处理参数为120MPa/2次，均质分散处理后得到超级电容导电浆料。
本实施例提供了一种电极片，所述电极片的制备方法如下：
(1)将超级电容导电浆料在微凹版涂布机上进行导电涂层涂布，采用双面腐蚀处理的集流体铝箔进行涂布，涂布面密度为0.5g/m2，得到双面厚度为3μm的导电涂层；
(2)按照活性炭:导电剂:粘结剂＝85:10:5的质量比依次称取850g活性炭、100gSuper P、10g羧甲基纤维素粉末、20g固含量为50％的丁苯橡胶乳液、60g固含量为50％的PFA乳液和2500g去离子水，投入到双行星搅拌机中高速搅拌，配成超级电容电极浆料；通过挤压涂布机在带导电涂层的集流体铝箔上涂布得到双面面密度为90g/m2的超级电容电极片，电极片经干燥和100℃高温辊压后得到厚度为180μm的超级电容器电极片。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.5％，步骤(2)中称取导电炭黑Super P 50g、石墨烯10g、含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550 1.0g和改性聚乙烯EAA-2500乳液80g，其他均与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.35％，步骤(2)中改性聚乙烯乳液替换为改性聚乙烯EAA-3300乳液90g(固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为6.5％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为3.6g/10min，熔点为100℃)，其他均与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.6％，步骤(2)中改性聚乙烯乳液为改性聚乙烯EAA-1010乳液100g(固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为4.5％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为4.2g/10min，熔点为95℃)，其他均与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.5％，步骤(2)中称取导电炭黑Super P 40g、碳纳米管20g和含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550 1.0g，其他均与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.35％，步骤(2)中改性聚乙烯乳液为改性聚乙烯EAA-1010乳液100g(固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为8％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为8g/10min，熔点为95℃)步骤(4)中涂布面密度为0.8g/m2，导电涂层双面厚度为6μm，其它均与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(2)中使用改性聚乙烯EAA-5050乳液100g(固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为9.0％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为8.4g/10min，熔点为℃)，其他均与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(2)中改性聚乙烯EAA-3070乳液80g(固含量为25％，改性聚乙烯的接枝率为6.9％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为7g/10min，熔点为105℃)，其他均与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.3％，步骤(2)中称取导电炭黑Super P 150g和石墨烯38g(导电剂总质量百分含量为15％)、含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550 1.2g(质量百分含量为0.10％)改性聚乙烯EAA-5000乳液65g(质量百分含量为1.0％，固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为6％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为8.2g/10min，熔点为70℃)，步骤(3)中均质分散处理的压力为100MPa，均质分散处理的次数为5次，其他均与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(1)中水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.8％，步骤(2)中称取导电炭黑Super P 67g(质量百分含量为5％)、含有氨基基团的硅烷偶联剂KH550 0.1g(质量百分含量为0.01％)改性聚乙烯EAA-3070乳液267g(质量百分含量为5.0％，固含量为25％，改性聚乙烯的接枝率为6.9％，在125℃和2.16kg压力下熔融指数为7g/10min，熔点为105℃)，步骤(3)中均质分散处理的压力为200MPa，均质分散处理的次数为1次，其他均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别之处在于，步骤(2)中改性聚乙烯乳液替换为改性聚乙烯EAA-5100乳液100g(固含量为20％，改性聚乙烯的接枝率为19％，熔融指数为15g/10min，熔点为65℃)，其他均与实施例1相同。
实施例12
本实施例与实施例1的区别之处在于，以导电浆料的总质量为100％计，步骤(2)中改性聚乙烯乳液的质量百分含量为0.5％，其他均与实施例1相同。
实施例13
本实施例与实施例1的区别之处在于，以导电浆料的总质量为100％计，步骤(2)中改性聚乙烯乳液的质量百分含量为10.03％，其他均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种导电浆料及其制备方法，所述制备方法的步骤如下：
(1)以羧甲基纤维素(CMC)水溶液的总质量为100％计，称取10g的羧甲基纤维素粉末，加入去离子水在高速搅拌机中配制成质量百分含量为1％的羧甲基纤维素水溶液待用；
(2)称取导电剂Super p 60g，加入到高速搅拌机中高速搅拌2h至导电剂充分混合均匀；
(3)称取固含量为50％的丁苯橡胶乳液40g，加入到高速搅拌机中继续搅拌1h得到超级电容器导电浆料。
本对比例提供了一种电极片，所述电极片的制备方法如下：
(1)将超级电容器导电浆料在微凹版涂布机上进行导电涂层涂布，采用双面腐蚀处理的集流体铝箔进行涂布，涂布面密度0.5g/m2左右，得到双面厚度为3μm的导电涂层；
(2)按照活性炭:导电剂:粘结剂＝85:10:5的质量比依次称取850g活性炭、100gSuperP、10g羧甲基纤维素粉末和80g固含量为50％的丁苯橡胶乳液和2500g去离子水，投入到双行星搅拌机中高速搅拌，配成超级电容电极浆料；通过挤压涂布机在带导电涂层的集流体铝箔上涂布得到双面面密度为90g/m2的超级电容电极片，电极片经干燥和常温辊压后得到厚度为180μm的超级电容器电极。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，步骤(2)中将改性聚乙烯EAA-2500乳液替换为丁苯胶乳乳液40g(固含量50％)，其他均与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，在导电浆料的制备过程中，不进行步骤(1)的操作，仅进行步骤(2)和步骤(3)的操作，其他均与实施例1相同。
实施例1至实施例13以及对比例1至对比例3中导电浆料中各组分的质量比例如下表1所示：
表1
测试条件
将实施例1至实施例13和对比例1至对比例3提供的电极片进行浸泡实验，测试方法如下：
各取一片电极片投入装有1mol/L的四氟硼酸螺环季铵盐(SBPBF4)/碳酸丙烯酯(PC)电解液的铝塑膜中并封口，分别放入85℃和105℃鼓风烘箱中进行极片的电解液浸泡试验，其中浸泡时间为72h。
将实施例1至实施例13和对比例1至对比例3制备得到的超级电容器进行循环性能测试，测试方法如下：
将冲切好的超级电容电极片和纤维素纸隔膜(商品名为TF4530)叠片成额定容量200F左右的超级电容器电芯，注入1mol/L的四氟硼酸螺环季铵盐(SBPBF4)/碳酸丙烯酯(PC)电解液并封装成软包装单体进行电性能测试，具体为在85℃下循环1500h耐久性寿命测试以及3A/2.7～0.1V循环充放电20000次寿命测试。
测试结果如表2和表3所示：
表2
由表2的数据可以看出，采用本发明耐高温的导电浆料制备得到的超级电容极片在85℃电解液浸泡试验中均表现良好，而对比例1至对比例3采用传统的非耐高温导电浆料制备得到的超级电容极片在85℃电解液浸泡试验中均出现极片层轻微脱落现象；继续提高温度至105℃进行电解液浸泡，采用本发明且各组分含量在所述保护范围内制备得到的超级电容极片均没有发生极片层脱落情况，实施例12采用质量百分含量过低的改性聚乙烯乳液导电浆料制备得到的超级电容极片发生了轻微的极片层脱落，而对比例1至对比例3采用非耐高温导电涂层的超级电容极片则发生了严重的极片层脱落情况。
表3
由表3的数据可以看出，本发明提供的实施例1至实施例13提供的超级电容器在85℃下循环1500h后容量保持率不低于79.3％，内阻变化率不超过281％；实施例1至实施例13提供的超级电容器在85℃下循环后的容量保持率不低于83.4％，内阻变化率不超过193.2％。
与对比例1和对比例2相比，如图1所示，实施例1至实施例13采用了本发明耐高温导电浆料制备得到的超级电容器在85℃下高温耐久性测试中的容量保持率明显高于对比例1和对比例2提供的超级电容器；如图2所示，同时相应的内阻变化率明显低于对比例1以及对比例2提供的采用常规非耐高温导电涂层的超级电容器。实施例13加入过量的改性聚乙烯乳液，导致电容器内阻相较其他实施例明显偏大，在循环寿命过程中容量和内阻变化较其他实施例更大。
如图3和图4所示，在85℃下高温循环测试中，与对比例1和对比例2相比，实施例1至实施例13采用本发明耐高温导电浆料制备得到的超级电容器的循环性能和内阻变化也明显优于常规非耐高温导电浆料制备得到的超级电容器。对比例3表明单独采用改性聚乙烯乳液粘结剂的效果不如实施例1，表明水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液的粘结剂组合具有协同作用，进而提升了超级电容器电极片的耐热性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (17)
1.一种导电浆料，其特征在于，所述导电浆料包括粘合剂、消泡剂和导电剂；
所述粘合剂包括水溶性聚丙烯酸钠溶液和改性聚乙烯乳液的组合；
所述水溶性聚丙烯酸钠溶液的质量浓度为0.3～0.8％；
所述改性聚乙烯乳液为聚乙烯接枝丙烯酸后乳化形成；
所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的接枝率为3～10％，熔融指数为2～10g/10min，熔点为70～110℃；
以导电浆料的总质量为100％计，所述改性聚乙烯乳液的质量百分含量为1.0～5.0％。
2.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述水溶性聚丙烯酸钠溶液中的水溶性聚丙烯酸钠的分子量为107～3*107。
3.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述改性聚乙烯乳液中改性聚乙烯的熔点为80～100℃。
4.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述消泡剂为含有氨基基团的硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，以导电浆料的总质量为100％计，所述消泡剂的质量百分含量为0.01～0.10％。
6.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、片状石墨、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的导电浆料，其特征在于，以导电浆料的总质量为100％计，所述导电剂的质量百分含量为5～15％。
8.一种制备权利要求1-7中任一项所述的导电浆料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将水溶性聚丙烯酸钠溶液、导电剂、消泡剂和改性聚乙烯乳液进行混合，加入氨水调节pH值，形成粗浆料，而后将粗浆料进行高压均质分散处理，得到所述导电浆料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合在搅拌下进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述搅拌的速率为500～2500r/min。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述pH值为9～11。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高压均质分散处理的压力为100～200MPa。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高压均质分散处理的次数为1～5次。
14.一种电极片，其特征在于，所述电极片包括集流体和电极材料，所述集流体包括金属箔和导电涂层，所述导电涂层采用根据权利要求1-7中任一项所述的导电浆料制得。
15.根据权利要求14所述的电极片，其特征在于，所述导电涂层的面密度为0.3～1.0g/m2。
16.一种超级电容器，其特征在于，所述超级电容器包括电极片、电解质和隔膜，所述电极片为权利要求14或15所述的电极片。
17.根据权利要求16所述的超级电容器，其特征在于，所述电极片的面密度为50～130g/m2。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210015663.5A CN114300176B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种导电浆料及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210015663.5A CN114300176B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种导电浆料及其制备方法和用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114300176A CN114300176A (zh) | 2022-04-08 |
| CN114300176B true CN114300176B (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=80974618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210015663.5A Active CN114300176B (zh) | 2022-01-07 | 2022-01-07 | 一种导电浆料及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114300176B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236258A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-10-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池の正極の製造方法 |
| JP2002251998A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-09-06 | Lion Corp | 二次電池用バインダー |
| JP2017142917A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 住友精化株式会社 | 非水電解質二次電池電極用合剤、当該合剤を含む非水電解質二次電池用電極、並びに当該電極を備えた非水電解質二次電池及び電気機器 |
| CN107429009A (zh) * | 2015-03-30 | 2017-12-01 | 东洋油墨Sc控股株式会社 | 导电性组合物、蓄电装置用带有基底的集电体、蓄电装置用电极以及蓄电装置 |
| CN108183223A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-19 | 青岛昊鑫新能源科技有限公司 | 一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法 |
| CN108598404A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 清华大学 | 一种锂离子电池、负极、负极导电浆料及制备方法 |
| CN109428054A (zh) * | 2017-08-21 | 2019-03-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 阳极极片、锂离子二次电池及制备方法 |
| CN109888210A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-14 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | 一种动力电池油系负极浆料及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6430472B2 (ja) * | 2016-01-15 | 2018-11-28 | 関西ペイント株式会社 | リチウムイオン電池正極用導電ペースト及びリチウムイオン電池正極用合材ペースト |
-
2022
- 2022-01-07 CN CN202210015663.5A patent/CN114300176B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63236258A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-10-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池の正極の製造方法 |
| JP2002251998A (ja) * | 2000-12-22 | 2002-09-06 | Lion Corp | 二次電池用バインダー |
| CN107429009A (zh) * | 2015-03-30 | 2017-12-01 | 东洋油墨Sc控股株式会社 | 导电性组合物、蓄电装置用带有基底的集电体、蓄电装置用电极以及蓄电装置 |
| JP2017142917A (ja) * | 2016-02-08 | 2017-08-17 | 住友精化株式会社 | 非水電解質二次電池電極用合剤、当該合剤を含む非水電解質二次電池用電極、並びに当該電極を備えた非水電解質二次電池及び電気機器 |
| CN109428054A (zh) * | 2017-08-21 | 2019-03-05 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 阳极极片、锂离子二次电池及制备方法 |
| CN108183223A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-19 | 青岛昊鑫新能源科技有限公司 | 一种碳纳米管、石墨烯和导电炭黑复配的导电浆料及其制备方法 |
| CN108598404A (zh) * | 2018-04-16 | 2018-09-28 | 清华大学 | 一种锂离子电池、负极、负极导电浆料及制备方法 |
| CN109888210A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-06-14 | 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 | 一种动力电池油系负极浆料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114300176A (zh) | 2022-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112018327B (zh) | 一种负极片及制备方法、电池 | |
| CN110993884B (zh) | 锂离子电池负极浆料、制备方法、负极极片以及电池 | |
| CN111668490B (zh) | 一种水性粘结剂、其制备方法、及应用 | |
| CN108470884A (zh) | 一种水基粘结剂制备的锂离子电池电极 | |
| CN113659145A (zh) | 一种正极浆料及其制备方法、锂离子电池及其制备方法 | |
| CN111509223A (zh) | 一种锂离子电池正极粘结剂和锂离子电池正极浆料 | |
| CN113675365B (zh) | 一种负极片及锂离子电池 | |
| TW201721945A (zh) | 鋰離子二次電池之負極用黏結劑、負極用漿體組成物及負極以及鋰離子二次電池 | |
| KR101227152B1 (ko) | 전극의 도전성 접착층 형성용 조성물, 이를 사용한 전극의 제조 방법 및 전극 | |
| CN114023921A (zh) | 一种钠离子电池正极极片及其制备方法和应用 | |
| CN110190258B (zh) | 硅碳复合材料水性复合浆料及其制备方法、锂离子电池 | |
| CN109411758B (zh) | 一种锂离子电池负极用水系导电粘合剂的制备方法 | |
| CN108011076A (zh) | 锂离子电池、电池极片及其制备方法 | |
| KR20170113332A (ko) | 전극 활물질 슬러리 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 | |
| CN114300176B (zh) | 一种导电浆料及其制备方法和用途 | |
| CN112736223A (zh) | 一种低膨胀负极极片的制备方法 | |
| CN111129501A (zh) | 一种耐高电压的锂离子电池用导电浆料、制得的电极极片和用途 | |
| CN115566136A (zh) | 一种负极片及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN111370642A (zh) | 一种基于石墨烯量子点及其衍生物的导电涂层材料及其应用 | |
| CN111525105B (zh) | 一种磷酸铁锂电池的负极材料及负极极片制备方法 | |
| CN111755696B (zh) | 复合负极材料、其制备方法和用途 | |
| CN107946545A (zh) | 一种铅炭电池负极板 | |
| CN113130897B (zh) | 水系粘结剂及其制备方法和应用 | |
| CN114156437A (zh) | 一种高面密度锂电池负极片及制备方法与锂电池 | |
| CN114335419A (zh) | 一种锂电池负极极片和锂电池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |