專利名稱：一種用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電涂料及其制備方法，更特別的涉及一種用于制備 超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料及其制備方法。
二背景技術(shù)：
研究和開發(fā)新型能源，實(shí)施節(jié)能降耗，提高環(huán)境質(zhì)量是全球能源發(fā)展 戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。超級(jí)電容器是近年來出現(xiàn)的一種具有高功率，快速充/ 放電，長循環(huán)壽命的超強(qiáng)儲(chǔ)能器件。它兼具電容和電池的雙重功能，其功 能密度遠(yuǎn)高于普通電池，且比普通電池充放電速度快很多，能量密度遠(yuǎn)高 于普通電解電容器，其儲(chǔ)能量大于普通電容器。與普通電容器和電池相比 較，超級(jí)電容器具有體積小，容量大，充電速度快，循環(huán)壽命長，放電功
率高，工作溫度寬(-40°C - 85°C ),可靠性好及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。超級(jí)電 容器正在發(fā)展成為一種新型、高效、實(shí)用的儲(chǔ)能和快速充放電設(shè)備。因而， 在能源、通訊、數(shù)碼、電子、醫(yī)療、衛(wèi)生、網(wǎng)絡(luò)、汽車等領(lǐng)域都有十分廣 泛的應(yīng)用前景。
一個(gè)完整的超級(jí)電容器包含雙電極、電解質(zhì)、集流體、隔離物四個(gè)部 件。目前研究的超級(jí)電容器的電極材料主要在四個(gè)方面碳電極材料，金 屬氧化物及其水合物電極材料，導(dǎo)電聚合物電極材料，以及復(fù)合電極材料。 碳電極材料比表面極大，原料低廉，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大生產(chǎn)，但是比容 量相對(duì)比較低。金屬氧化物及其水合物電極材料的比容量較高，但是其昂 貴的成本以及對(duì)環(huán)境存在的安全隱患限制了它們的工業(yè)化規(guī)模。導(dǎo)電聚合 物電極材料的工作電壓高，從而可以提高能量存儲(chǔ)的能力。但是，這一類 材料在有機(jī)電解質(zhì)中浸泡后容易發(fā)生膨脹，造成穩(wěn)定性差。復(fù)合電極材料， 對(duì)電極采用不同的材料體系組成，可以提高其存儲(chǔ)的能量密度，但是其循
環(huán)的穩(wěn)定性比較差。集流體則通常是選用導(dǎo)電性能良好的金屬和石墨等來 充當(dāng)。
超級(jí)電容器的電極材料是決定電容器性能的關(guān)鍵因素。電極材料的制 備技術(shù)直接影響電極材料的性能。因此，研究開發(fā)比容量大、電阻率小的 電極材料是當(dāng)務(wù)之急。目前，大多數(shù)電極材料的粘合強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、耐 腐蝕性、電惰性等方面均不很理想，且采用一次成型制作，其內(nèi)阻大及比 電容小，且不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)要求。
為了使超級(jí)電容器電極材料的規(guī)模化生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)，電極材料的制備 和工藝應(yīng)有所突破和創(chuàng)新。超級(jí)電容器電極材料制作技術(shù)應(yīng)朝熱穩(wěn)定性 好、粘合強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、工藝簡單并適于大規(guī)P漠生產(chǎn)的方向發(fā)展。
方法。電極由集流體和活性電極層，即活性炭層組成。兩個(gè)電極之間有隔 離膜，將此結(jié)構(gòu)浸漬在電解液中形成超級(jí)電容器。活性電極層的厚度不同， 導(dǎo)致不對(duì)稱結(jié)構(gòu)從而有不同的電容量。當(dāng)外加電壓于此超級(jí)電容時(shí)，電壓 就不均勻地分配在次級(jí)單電容器上。適當(dāng)選擇電極層厚度可讓電壓在次級(jí) 單電容器上均勻分布，從而提高超級(jí)電容器的極限電壓。鐘等人在美國專
利7147674中介紹了浸漬處理多孔電極及其制備方法。多孔性電極材料， 包括活性炭、聚合物和導(dǎo)電碳被密封液浸漬處理，在活性電極干燥以后， 密封涂料便封住了活性炭和其他多孔材料中的微孔，從而阻止了水分子和 其他雜質(zhì)分子移出。但是密封涂料并不密封孔徑較大的孔隙。此預(yù)處理的 活性電極材料可用于生產(chǎn)超級(jí)電容的電極，被密封住的水分子不會(huì)與電解 液反應(yīng)，因此可以提高超級(jí)電容的極限電壓。Mitchell等人在美國專利 7102877中介紹了電才及浸漬和粘合的方法。多孔基膜的兩個(gè)側(cè)面一皮導(dǎo)電液 體浸漬后由支撐膜雙面支撐，然后與集流體相結(jié)合而制備成電極，該電極 可用于能量儲(chǔ)存設(shè)備。Mitchell等人在美國專利7090946中介紹了復(fù)合電 極及其制備方法。該復(fù)合電極由壓力壓制而制成，不是用翁合劑結(jié)合制備。
集流體是經(jīng)過表面活化或其他表面粘合力處理的鋁箔制備。由活性炭作為 活性電極材料成膜后，經(jīng)過雙輥塑煉，在加熱下壓在集流體上，從而形成 電極材料，然后剪切成電極形狀。該電極可以用于制備雙層電容器等儲(chǔ)能
設(shè)備。Mitchell等人在美國專利6955684中介紹了一種電極制備方法。在 集流體上涂布導(dǎo)電涂料，先固化第一層導(dǎo)電涂料，然后再涂布第二層涂料 并固化之，從而形成電極材料。所用導(dǎo)電涂料是活性炭，力口PVDF，聚酰胺 類，溶于丙酮、丁酮、N-曱基吡咯烷酮等溶劑中。Bendale等人在美國 6813139中介紹了一種超級(jí)電容制備方法。先將鋁制外殼經(jīng)過加熱脹大， 加入電極和上下兩個(gè)蓋子。當(dāng)鋁殼冷卻時(shí)因收縮而扣住蓋子，經(jīng)蓋子上的 小孔加入電解液至封口而制成超級(jí)電容。Nanjundiam等人在美國專利 6804108; 6643119; 6631074;和6627252中介紹了電才及制備方法。在鋁箔 的兩面都涂布第一層傳導(dǎo)粘合劑(conductive adhesive)涂料，經(jīng)干燥 后，再在雙面涂上活性電極材料(active electrode material)涂料， 經(jīng)干燥后制備成電極材料。所用導(dǎo)電涂料由活性炭、PVDF溶于水、丙酮、 曱基纖維素、已丙基二烯丁單體等。
Zuckerbrod等人在美國專利第4448856號(hào)中公開了通過利用粘合劑把 活性炭與不銹鋼粉末混合而制備的一種電極。各粉末的密度限于25 ~ 450jLtm,將這些粉末涂覆在作為集電器的鎳導(dǎo)線或金屬片上，從而制造電 極。
集電器之間的電阻的各種工藝。
Niu等人["High Power Electrochemical Capacitors Based on Carbon Nanotube Electrodes", Applied Physics Letter,70，pp. 1480— 1482 (1997)]提出了碳納米管電極的制備，其中利用硝酸的氧化處理而置 換碳納米管表面上的大約10%的功能基團(tuán)。與沒有處理的電極相比，經(jīng)表 面處理的電極表現(xiàn)出更好的性能。特別是，他們通過簡單地施加壓力而不 使用粘合劑改善了碳納米管之間的電阻，并可簡單地制備出該電極。 Ma等人["Study of Electrochemical Capacitors Utilizing Carbon Nanotube Electrodes",Journal of Power Sources 84，pp. 126-129 (1999)]利用酚醛樹脂(PF)粉末作為粘合劑來制備碳納米管電極。 他們提出了制造碳納米管電極的以下幾個(gè)工藝碳納米管與PF粉末的模制 混合物制備電極(A);熱處理使該模制混合物碳化制備電極(B);把電極 浸入濃硫酸和硝酸的熱混合物中，然后洗滌和干燥制備電極(C)。根據(jù)比 較實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，電極(A)表現(xiàn)出最高的內(nèi)部電阻，這是因?yàn)檎澈蟿┦闺?極的性能劣化。因此，必須執(zhí)行碳化工藝。利用碳化和硝酸處理的電極(C) 的性能是最高的，而只以碳化處理的電極(B)的性能是第二高的。
An等人["Supercapacitors Using Single-Walled Carbon Nanotube Electrodes, Advanced Materials, 13, pp. 479-500 (2001)]通過對(duì)碳納米 管與作為粘合劑的聚偏氟二乙烯(PVDF)的混合物施加壓力，然后碳化而 制備碳納米管電極。
中國專利第CN- 1905100A號(hào)中公開了采用聚四氟乙烯，偏氟乙烯為粘 合劑，應(yīng)用流延涂布方法制備活性炭電極材料。該方法對(duì)電極材料的制備 有一定的探索。李永熙等人在中國專利第CN1317809A號(hào)中公開了采用聚四 氟乙烯，偏氟乙烯，酚醛樹脂，聚乙烯醇，羧曱基纖維素為粘合劑的納米 碳管電極。譚強(qiáng)強(qiáng)等人在中國專利第CN- 1770344A號(hào)中公開了采用聚四氟 乙烯或聚偏四氟乙烯與N-曱基吡咯烷酮的組合物作為粘合劑的電極材料。 浙江大學(xué)發(fā)明了天然礦物與納米碳管復(fù)合超級(jí)電容器電極材料及制備方法 和用Ru/C納米復(fù)合電極材料的制備方法；中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)研究所 發(fā)明了碳納米管用于超級(jí)電容器電極材料；北京化工大學(xué)發(fā)明了 一種層狀 鈷鋁雙羥基復(fù)合金屬氧化物電極材料的制備方法；復(fù)旦大學(xué)發(fā)明了超電容 器用導(dǎo)電性碳包覆鋰鈦氧電極材料及其制備方法。清華大學(xué)深圳研究生院 有關(guān)電容器專利的申請(qǐng)?zhí)枮镃N- 200510033986中公開了聚丙烯酸脂類 和聚四氟乙烯為粘合劑的電極。但由于聚四氟乙烯和偏氟乙烯粘合強(qiáng)度不 夠，且普遍使用高沸點(diǎn)及有毒溶劑。美國多家公司嘗試使用此類粘合劑，
但結(jié)果均不理想。因此，用當(dāng)前方法制備的電極材料都不能滿足實(shí)際應(yīng)用
的需要.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料。 本發(fā)明的目的之二是提供一種用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料的制備 方法。
本發(fā)明的這些以及其它目的將通過下列詳細(xì)描述和說明來進(jìn)一步體現(xiàn) 和闡述。
本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，包括多孔碳材料、導(dǎo)電劑、
粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳材料18°/。~ 30%、導(dǎo)電劑O. 1%~ 10%、粘結(jié)劑1%~5%、溶劑30%~80%，總重量為100;所制備的導(dǎo)電涂料的 PH值為6-12,固體百分含量范圍為10-55%,粘度范圍為10 - 1000cps。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，包括多孔碳材 料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳材料20%~28%、 導(dǎo)電劑O. 5°/。~8%、粘結(jié)劑1.5%~4%、溶劑40%~70%，總重量為IOO。
可以選擇的是，本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，包括多孔 碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳材料20%~28%、 導(dǎo)電劑2°/。~6%、粘結(jié)劑2. 5°/ ~4%、溶劑50%~70%,總重量為IOO。
在本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料中，導(dǎo)電涂料的PH值為8-9，固體百分含量范圍為25~35%,粘度范圍為50 - 300cps。
在本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料中，所述的多孔碳材料為 多孔活性炭和活性炭纖維中的 一種或二種任意比例的組合，其密度為 0. 5g/cm3 ~ 1. 6g/cm3，進(jìn)一步優(yōu)選范圍為0. 7g/cm3 ~ 1, 2g/cm3，比表面積為 100mVg 4000mVg;微孔含量<5%，表面的活性基團(tuán)的摩爾數(shù)與其碳摩爾 數(shù)的比例為O. 1%~2. 5%;所述的導(dǎo)電劑為乙炔黑、石墨和納米碳纖維中的 一種或幾種任意比例的組合；所述的粘結(jié)劑為水溶性環(huán)氧樹酯和改性聚丙 烯酸類樹脂的一種或兩種任意比例的組合，溶劑為水。所述的粘結(jié)劑為 XZ92598、 XZ92546和XZ92533水溶性環(huán)氧樹酯和Aqumlam 444A或Robond C-330改性聚丙烯酸類樹脂，可以單獨(dú)使用一種，也可以使用二種或二種以 上任意比例的混合物。所用的conductive石友是Vulcon XC-72或GH-3892; 所用的導(dǎo)電石墨^見格為Timrex KS6或Ab-065M。
本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，還包括O. 05 ~ 5重量％的 表面活性劑(較好的是O. 1 ~ 1重量％ )，如Surfynol 104S， Surfynol FS —80, Surfynol 104A， Surfynol 420， Surfynol FS-85, Surfynol 104BC， Surfynol 440， Surfynol OP-340, Surfynol 104DPM，專交好的是Surfynol OP-340;還包括O. 05~5重量％的除泡劑(較好的是O. 1 ~ l重量％ )，如 Surfynol DF-58， Surfynol DF-40， Surfynol DF-37, Surfynol DF-60, Surfynol DF-70, Surfynol DF-110D, Surfynol DF—62, Surfynol DF—75, Surfynol,消泡劑Surfynol DF-66, Surfynol DF-210,專交好的是DF-110D; 還包括O. 05 ~ 5重量％的顆粒分散助劑(較好的是O. 1 ~ 1重量％ )，如 SURFYNOL 2502， SURFYNOL 5021/5， SURFYNOL CT-lll， SURFYNOL CT-131, 較好的是CT-136。
在本發(fā)明中，改性丙烯酸樹脂是陰離子型，共聚樹脂的單體中選用適 量的不飽和羧酸如丙烯酸，曱基丙烯酸，順丁烯二酸酐，亞曱基丁二酸， 使側(cè)鏈上帶有羧基，再用有機(jī)胺成氨水中和成鹽而獲得水溶性。此外樹脂 側(cè)鏈上還可通過選用適當(dāng)單體以引入-OH羥基，-C0NH2酰氨基或-0 -醚 一建等親水基團(tuán)而增加樹脂的水溶性。因此，丙烯酸樹脂的組成可包含單 體，如曱基丙烯酸，曱基丙烯曱酯，苯乙烯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯， 丙烯酸己酯等。基礎(chǔ)樹脂的硬度，柔韌性及耐水性等物理性能可以通過調(diào) 整單體及其組合而達(dá)到目的；另外官能單體如曱基丙烯酸羥乙酯，曱基 丙烯酸羥丙酯，丙烯酸羥乙酯，丙烯酸羥丙酯，曱基丙烯酸，丙烯酸，順 丁烯二酸酐等可以提供親水基團(tuán)及水溶性并為樹脂提供交聯(lián)反應(yīng)基團(tuán)；而 中和劑如氨水，二曱基乙醇胺，N-乙基嗎啉，2-二曱基丙醇，2-氨基-2-甲基丙醇等則可以中和樹脂上的羧基，成鹽，提供樹脂水溶性。本發(fā)
明使用改性聚丙烯酸類樹脂和水溶性環(huán)氧樹酯的一種或幾種任意比例的組 合物，與集流體有優(yōu)良的粘合性，與導(dǎo)電基膜有良好的相容性。經(jīng)過二級(jí) 固化后具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性、電惰性，不受電解質(zhì)的影響，從而提供低內(nèi) 阻、長壽命的電容電極。
本發(fā)明的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料的制備方法，是先將粘結(jié)劑 和部分表面活性劑、除泡劑和顆粒分散助劑溶解在部分溶劑中，然后將配 制好的粘結(jié)劑、多孔碳材料、導(dǎo)電劑和剩余的表面活性劑、除泡劑、顆粒 分散助劑以及剩余量的溶劑投入混合料槽中，開動(dòng)變速攪拌機(jī)，逐漸升速
到800 - 1200轉(zhuǎn)/分(較好的是1000轉(zhuǎn)/分鐘)，連續(xù)攪拌2至3小時(shí)(較 好的是2. 5至3小時(shí))后，經(jīng)過過濾處理，制備成均勻穩(wěn)定的導(dǎo)電涂料。
在本發(fā)明中所述的變速攪拌機(jī)還可以用高剪切分散機(jī)，砂磨機(jī)，球磨機(jī)， 三輥機(jī)等代替。本發(fā)明使用的變速攪拌分散機(jī)，使用鋸齒型葉輪，在葉輪 的邊緣上交替彎屈齒型，傾斜角為沿切線方向成20°~40°角度，每個(gè)齒的 外緣面可產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊作用。齒外緣面推動(dòng)物體向外流動(dòng)，形成循環(huán)與剪 切力，轉(zhuǎn)速一般為1000 1500N/分。
在本發(fā)明中使用的所有原材料包括添加劑如表面活性劑、除泡劑 等均是常規(guī)使用的，可以從市場(chǎng)購得。
在本發(fā)明中，如非特指，所有的量、份、百分比均為重量單位。 以下通過具體實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但實(shí)施例僅用于說明， 并不能限制本發(fā)明的范圍。具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
將改性丙烯酸樹脂Aqualam 444A (阿施蘭德化學(xué)/^司Ashland Chemical Company產(chǎn)品，下同)3份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92598 (美國陶氏化學(xué) DowChemicals公司產(chǎn)品，下同)l份(固體含量)，Surfynol OP-340 (美國 氣體化工產(chǎn)品公司產(chǎn)品，下同)0.15份，DF-110D (美國氣體化工產(chǎn)品公 司產(chǎn)品，下同)0.05份，CT-136 (美國氣體化工產(chǎn)品公司產(chǎn)品，下同)0.3
份分別溶于66. 5份水中，用于導(dǎo)電涂料中粘合劑的含量為總重量的百分之 4。
高表面積石友(多孔碳材料)使用XC-72 (Cobont Corporation產(chǎn)品， 下同)，在導(dǎo)電涂料中含量為25. 5份。選擇石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的 KS6(Timcal Graphite and Carbon公司產(chǎn)品，下同)導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料 中含量為3， 5份。
將4kg(固體含量)粘合劑，25. 5kg碳，3. 5kg石墨，Surfynol OP-340 0. 15kg， DF-110D, 0. 05kg， CT-136， 0. 3kg和66. 5kg水(去離子水或蒸餾 水等)加入料槽中，開動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分鐘， 連續(xù)攪拌2 3h，在攪拌中，液體溫度升高到30-4(TC,并產(chǎn)生一些氣泡， 然后停止攪拌，用過濾袋過濾后，得到導(dǎo)電涂料產(chǎn)品。導(dǎo)電涂料的粘合性 為4級(jí)，電阻值SO， PH8-9,固體百分含量為25~35%，粘度范圍為50-300cps。 實(shí)施例2
將改性丙烯酸樹脂Aqualam 444A，3份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92546， 1 份(固體含量)，Surfynol 0P—340， 0. 154分，DF-110D， 0. 05份，CT-136， 0.3 份，分別溶于66. 5份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的百分之 4。
高表面積碳使用XC-72 (多孔碳材料)，在導(dǎo)電涂料中含量25.5份。選 擇石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為3. 5份。
將4kg(固體含量)粘合劑，25. 5kg活性碳，3. 5kg石墨,Surfynol OP-340， 0.15kg, DF-110D, 0. 05kg， CT-136, 0.3kg和水66. 5kg加入料槽中，開 動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2 3小時(shí)，在 攪拌中，液體溫度升高到30 40。C，并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用 過濾袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值SO， PH8~9， 固體百分含量25~35%,粘度范圍為50~ 300 cps。 實(shí)施例3
將改性丙烯酸樹脂Aqualam 444A, 3份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92533, l份(固體含量)，Surfynol OP-340, 0. 15份，DF-110D， 0. 05份，CT-136， 0.3 份，分別溶于66.5份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的百分之 4。
高表面積碳使用XC-72 (多孔碳材料)，在導(dǎo)電涂料中含量25. 5份。選 擇石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為3. 5份。
將4kg(固體含量)粘合劑，25. 5kg活性碳，3. 5kg石墨,Surfynol 0P-340 0. 15kg， DF-110D， 0. 05kg， CT-136， 0. 3kg和水66. 5kg加入料槽中，開 動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2 3小時(shí)，在 攪拌中，液體溫度升高到30 4(TC,并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用 過濾袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值《0， PH8-9， 固體百分含量25~35%，粘度范圍為50 - 300 cps。 實(shí)施例4
將RobondC-330改性丙烯酸樹脂，3份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92546， l份(固體含量)，Surfynol OP-340, 0. 15份，DF-110D, 0. 05份，CT-136, 0.3 份，分別溶于66. 5份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的百分之 4。
高表面積碳(多孔碳材料)使用XC-72,在導(dǎo)電涂料中含量25.5份。選 擇石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為3. 5份。
將4kg(固體含量)粘合劑，25. 5kg活性碳，3. 5kg石墨,Surfynol OP-340 0. 15kg， DF-110D, 0. 05kg, CT-136, 0. 3kg和水66. 5kg加入料槽中，開 動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2 3小時(shí)，在 攪拌中，液體溫度升高到30 4(TC，并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用 過濾袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值SO， PH8-9， 固體百分含量25~35%,粘度范圍為50~ 300 cps。 實(shí)施例5Company產(chǎn)品，下同)3.5份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92598 (美國陶氏化 學(xué)DowChemicals公司產(chǎn)品，下同)l份(固體含量)，Surfynol OP-340 (美 國氣體化工產(chǎn)品公司產(chǎn)品，下同)0.25份，DF-110D (美國氣體化工產(chǎn)品 公司產(chǎn)品，下同)O. l份，CT-136 (美國氣體化工產(chǎn)品公司產(chǎn)品，下同)O. 6 份分別溶于65. 55份水中，用于導(dǎo)電涂料中粘合劑的含量為總重量的百分 之4. 5。
高表面積石友(多孔石友材料)使用XC-72 (Cobont Corporation產(chǎn)品， 下同)，在導(dǎo)電涂料中含量為28. 5份。選擇石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的 KS6(Timcal Graphite and Carbon公司產(chǎn)品，下同)導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料 中含量為O. 5份。
將4. 5kg(固體含量)粘合劑，28. 5kg活性碳，0. 5kg石墨，Surfynol OP-340 0.25kg, DF-IIOD， 0. lkg， CT-136, 0. 6kg和65. 55kg水(去離子 水或蒸餾水等)加入料槽中，開動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000 轉(zhuǎn)/分鐘，連續(xù)攪拌2. 8小時(shí)，在攪拌中，液體溫度升高到30 40。C,并產(chǎn) 生一些氣泡，然后停止攪拌，用過濾袋過濾后，得到導(dǎo)電涂料產(chǎn)品。導(dǎo)電 涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值SO, PH8. 5，固體百分含量為30~35%,粘 度范圍為200 ~ 300cps。 實(shí)施例6
將改性丙烯酸樹脂Aqualam 444A, l份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92546,1 ^f分(固體含量)，Surfynol 0P—340, 0. 5份，DF-110D, 0. 5+分，CT-136, 0.5份， 分別溶于67. 5份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的百分之二。
高表面積碳(多孔碳材料)使用XC-72，在導(dǎo)電涂料中含量20份。選擇 石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為9份。
將2kg(固體含量)粘合劑，20kg活性碳,9kg石墨,Surfynol OP-340 0.5kg, DF-110D， 0. 5kg， CT-136, 0.5kg和水67. 5kg加入料槽中,開動(dòng) 高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000n/分，連續(xù)攪拌2 3小時(shí)，在攪拌 中，液體溫度升高到30 4(TC,并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用過濾
袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值SO, PH8-9，固 體百分含量25~35%,粘度范圍為50 300 cps。 實(shí)施例7
將改性丙烯酸樹脂Aqualam 444A, 2份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92533， 2份(固體含量)，Surfynol OP-340， 0. 35份，DF-110D， 0. 15份，CT-136， 0.7 份，分別溶于71.8份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的百分之 4。
高表面積碳(多孔碳材料)使用XC-72，在導(dǎo)電涂料中含量18份。選擇 石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為5份。
將4kg(固體含量)粘合劑，18kg活性石友，5kg石墨，Surfynol OP-340 0.35kg, DF-IIOD， 0. 15kg， CT-136， 0. 7kg和水71. 8kg加入料槽中，開動(dòng) 高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2-3小時(shí)，在攪 拌中，液體溫度升高到30 4(TC，并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用過 濾袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為4級(jí)，電阻值SO， PH8-9， 固體百分含量25~35%,粘度范圍為50 - 300 cps。 實(shí)施例8
將Robond C-330改性丙烯酸樹脂，0. 5份(固體含量)，環(huán)氧樹脂XZ 92546, 0. 5份(固體含量)，Surfynol OP-340, 0. 05份，DF-110D, 0. 03份，CT-136, 0. 03份，分別溶于80. 39份水中，用于導(dǎo)電涂料粘合劑的含量為總重量的 百分之四。
高表面積碳(多孔碳材料)使用XC-72，在導(dǎo)電涂料中含量18份。選擇 石墨導(dǎo)電材料，用Timrex的KS6導(dǎo)電石墨，在導(dǎo)電涂料中含量為0. 5份。
將lkg(固體含量)粘合劑，18kg活性碳，0. 5kg石墨，Surfynol OP-340 0, 05kg， DF-IIOD， 0. 03kg, CT-136, 0. 03kg和水80. 39kg加入料槽中， 開動(dòng)高速剪切攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速逐漸加速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2. 5小時(shí)，在 攪拌中，液體溫度升高到30-4(TC,并產(chǎn)生一些氣泡，然后停止攪拌，用 過濾袋過濾后，靜止待用。導(dǎo)電涂料的粘合性為3級(jí)，電阻值SO， PH8. 5，
固體百分含量25%,粘度為IOO cps。
權(quán)利要求
1、一種用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特征在于包括多孔碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳材料18％～30％、導(dǎo)電劑0.1％～10％、粘結(jié)劑1％～5％、溶劑30％～80％，總重量為100；所制備的導(dǎo)電涂料的PH值為6-12，固體百分含量為10-55％，粘度為10-1000cps。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特征在于包 括多孔碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳 材料20%~28%、導(dǎo)電劑0.5°/。~8%、粘結(jié)劑1.5°/ ~4°/ 、溶劑40%~70%, 總重量為IOO。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特征在于包 括多孔碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分含量為多孔碳 材料20%~28%、導(dǎo)電劑2°/ ~ 6°/。、粘結(jié)劑2.5%~4%、溶劑50% ~ 70°/。，總 重量為IOO。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l - 3之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特 征在于導(dǎo)電涂料的PH值為8 9，固體百分含量為25~35%，粘度為50~ 300cps。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l-4之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特 征在于所述的多孔碳材料為多孔活性炭和活性炭纖維中的一種或二種 任意比例的組合；所述的導(dǎo)電劑為乙炔黑、石墨和納米碳纖維中的一 種或幾種任意比例的組合；所述的粘結(jié)劑為水溶性環(huán)氧樹脂和改性聚 丙烯酸類的一種或兩種任意比例的組合，溶劑為水。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特 征在于還包括O. 05 ~ 5重量％的表面活性劑，較好的是OP-340。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特征在于還包括O. 05 ~ 5重量％的除泡劑，較好的是DF-110D。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l - 4之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特 征在于還包括O. 05 ~ 5重量％的顆粒分?jǐn)溨鷦?，較好的是CT-136。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料，其特征在于所 述的粘結(jié)劑為XZ92598、 XZ92546和XZ92533水溶性環(huán)氧樹脂和Aqumlam 444A或Robond C-330改性聚丙烯酸類樹脂，可以單獨(dú)使用一種，也可 以使用二種或二種以上任意比例的混合物。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l - 9之一所述的用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料的制 備方法，其特征在于先將粘結(jié)劑和部分表面活性劑、除泡劑和顆粒分 散助劑溶解在部分溶劑中，然后將配制好的粘結(jié)劑、多孔碳材料、導(dǎo) 電劑和剩余的表面活性劑、除泡劑、顆粒分散助劑以及溶劑投入混合 料槽中，開動(dòng)變速攪拌機(jī)，逐漸升速到1000轉(zhuǎn)/分，連續(xù)攪拌2至3小時(shí) 后，經(jīng)過過濾處理，制備成均勻穩(wěn)定的導(dǎo)電涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備超級(jí)電容器的導(dǎo)電涂料及其制備方法，包括多孔碳材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑，其重量百分比為多孔碳材料18％～30％、導(dǎo)電劑0.1％～10％、粘結(jié)劑1％～5％、溶劑30％～80％，總重量為100；所制備的導(dǎo)電涂料的pH值為6-12，固體含量范圍為10-55％，粘度范圍為10-1000cps。本發(fā)明的涂料與集流體有優(yōu)良的粘合性，并且與導(dǎo)電基膜有良好的相容性。經(jīng)過二級(jí)固化后具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性、電惰性，不受電解質(zhì)的影響，從而提供低內(nèi)阻、長壽命的電容電極。
文檔編號(hào)H01G9/042GK101174510SQ200710165638
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者徐來根, 楊曉明, 田吉傳 申請(qǐng)人:寧波富達(dá)電器有限公司