專利名稱：高能鉭混合電容器用陰極材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電容器用材料及其制作方法，尤其是指一種以鉭電解電容器和電化學(xué) 電容器組成的高能混合電容器的陰極材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，公知非固體鉭電解電容器都是在金屬外殼的內(nèi)壁通過電鍍或化學(xué)鍍一層致密 的、多孔狀的Pt，來提高陰極面積、增加容量引出。而鉭電解電容器向小型化、大容量、 低阻抗、低ESR方向發(fā)展，傳統(tǒng)的陰極材料和制備方法已難以滿足要求。因此，陰極材料 性能的改進刻不容緩。對于體積小、儲存能量大的電容器，為了滿足產(chǎn)品的貯能特性，陰 極材料的處理也是非常重要的，我們知道，電解電容器的陰極是指電解質(zhì)，而與電解質(zhì)接 觸的導(dǎo)電金屬作電容器的引出負(fù)極，在負(fù)極上生成的電容量稱負(fù)極電容量，對高能鉭混合 電容器來說，如果陽極基體的有效面積很大，而負(fù)極沒有經(jīng)過特殊處理，則表面積要比陽 極小的多，這將會影響產(chǎn)品電容量的最后引出，故陰極電容量效果好壞很重要，所以很有 必要對非固體鉭電解電容器的陰極進一步加以研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有鉭混合電容器的陰極與陽極不相適應(yīng)的不足，提出一種適 于制造小體積、大容量、低ESR的液體鉭電解電容器用的陰極材料及其制作方法，按照該 方法所生產(chǎn)的鉭混合電容器的陰極具有同體積的情況下，鉭混合電容器陰極的容量卻更 大，且可靠性好、性能穩(wěn)定、壽命長。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 一種鉭混合電容器用陰極材料，所述的 鉭混合電容器用陰極材料，包括由鉭箔制作成的陰極基體材料，其特別之處在于，在鉭箔 制作成的陰極基體材料的表面涂敷有無定形金屬氧化物和超細(xì)活性炭粉的復(fù)合材料，且表面涂敷的復(fù)合陰極材料和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。所述的涂敷在鉭箔上的無 定形氧化物為復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料物質(zhì)組成為以吡咯垸酮類物質(zhì)為溶劑，以氟乙 烯的均聚物為粘合劑，以多種金屬氧化物和超細(xì)炭粉組成復(fù)合材料。所述的復(fù)合材料組成 按重量百分比為吡咯垸酮為56% 73%;氟乙烯聚合物為5% 10% ;超細(xì)活炭粉為2%
5% ;多種金屬氧化物為20% 29%。
在鉭箔陰極基體材料上涂敷無定形氧化物的工藝包括如下步驟
(1) 去氧清洗按去離子水、硝酸、氫氟酸組成的酸性溶液，將陰極鉭箔放入溶液中
浸泡lh 2h后取出，用去離子水煮洗干凈，放入10(TC 125'C烘箱中烘干。
(2) 材料配制具體操作將一干凈小燒杯，放入電子秤中，待電子秤清零后，按 照所確定的重量百分比往小燒杯中加入所需量的吡咯垸酮類溶劑，再稱取所需的氟乙烯粘 接劑，倒入燒杯中用玻璃棒攪拌均勻；后加入所需的超細(xì)活碳粉和多種金屬氧化物粉末經(jīng) 過工藝攪勻，即可制得涂敷到陰極片上的無定形氧化物復(fù)合材料涂敷溶液。
(3) 涂抹陰極片；取(1)所述陰極鉭箔，將無定形氧化物復(fù)合材料涂到陰極鉭箔的
二面，放入紅外干燥箱中烘干后，然后送入烘箱中烘烤2 4h。
(4) 待冷卻后，取全部的陰極片進行高溫?zé)Y(jié)。工藝條件為溫度(T) =300 800 'C、時間(t) =15 20min。熱處理后即制得表面涂敷有無定形氧化物的鉭混合電容器用 陰極材料。
本發(fā)明的優(yōu)點在于從材料和工藝角度出發(fā)，在制作鉅混合電容器用陰極材料時采用 了特殊的處理工藝方法，在陰極基體材料的表面涂敷有無定形金屬氧化物和超細(xì)活性炭粉 的復(fù)合材料，且表面涂敷的復(fù)合陰極材料和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器，有效的 擴大了陰極比容表面積，確保產(chǎn)品的超級容量和ESR等參數(shù)的要求。
具體實施例方式
下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。實施例一
一種鉭混合電容器用陰極材料，所述的鉭混合電容器用陰極材料，包括由鉭箔制作成 的陰極基體材料，其特別之處在于，在鉭箔制作成的陰極基體材料的表面涂敷有無定形氧 化物。表面涂敷有無定形氧化物的陰極和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。其涂敷在 鉭箔上的無定形氧化物為復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料組成按重量百分比為吡咯烷酮類 溶劑為73%;聚氟乙烯類聚合物為5%;超細(xì)活炭粉為2%; Ru02、 Cu0和Ni02等金屬氧化
物為20%。
在鉭箔陰極基體材料上涂敷無定形氧化物的工藝包括如下步驟-
(1) 去氧清洗按去離子水、硝酸、氫氟酸組成的酸性溶液，將陰極鉭箔放入溶液
中浸泡lh 2h后取出，用去離子水煮洗干凈，放入100'C 125'C烘箱中烘干。
(2) 按無定形氧化物復(fù)合材料的重量百分比(吡咯烷酮為75%;聚氟乙烯類聚合物 為5%;超細(xì)活炭粉為2°/。 ； Ru02、 CuO和Ni02等為20°/。)配制涂敷陰極片的溶液。具 體操作將準(zhǔn)備放置無定形氧化物復(fù)合材料的涂敷溶液裝置烘干后，放入電子秤中，
待電子秤清零后，按照所確定的重量百分比往涂敷溶液裝置中加入所需的吡咯垸酮，
然后再稱取所需的聚氟乙烯類聚合物，倒入燒杯中用玻璃棒攪拌均勻；后加入所需的
超細(xì)活碳粉和Ru02、 CuO和Ni02充分?jǐn)噭?；即可制得涂敷到陰極片上的無定形氧化物復(fù)
合材料涂敷溶液。
(3) 涂抹陰極片；取(1)所述陰極鉭箔，將無定形氧化物復(fù)合材料涂到陰極鉭箔的
二面，放入紅外干燥箱中烘干后，然后送入烘箱中烘烤2 4h。
(4) 待冷卻后，取全部的陰極片進行高溫?zé)Y(jié)。工藝條件為溫度(T) =800±50°C、 °C、時間(t) =15 20min。熱處理后即制得表面涂敷有無定形氧化物的高能鉅混合電容 器用陰極材料。
實施例二一種高能鉭混合電容器用陰極材料，所述的高能鉭混合電容器用陰極材料，包括由鉭 箔制作成的陰極基體材料，其特別之處在于，在鉭箔制作成的陰極基體材料的表面涂敷有 無定形氧化物。表面涂敷有無定形氧化物的陰極和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。 其涂敷在鉭箔上的無定形氧化物為復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料組成按重量百分比為吡咯
烷酮類溶液為56%;氟乙烯均聚物類為10%;超細(xì)活炭粉為5%; Ru02、 Al203和Ni02為29%。
在鉭箔陰極基體材料上涂敷無定形氧化物的工藝包括如下步驟
(1) 去氧清洗按去離子水、硝酸、氫氟酸組成的酸性溶液，將陰極鉅箔放入溶液中
浸泡lh 2h后取出，用去離子水煮洗干凈，放入10(TC 125"C烘箱中烘干。
(2) 按無定形氧化物復(fù)合材料的重量百分比(吡咯垸酮為56%;氟乙烯均聚物類為 10% ;超細(xì)活炭粉為5% ; Ru02、 Al203和Ni02為29%。)配制涂敷陰極片的溶液。具體操作
將準(zhǔn)備放置無定形氧化物復(fù)合材料的涂敷溶液裝置烘干后，放入電子秤中，待電子秤清零 后，按照所確定的重量百分比往涂敷溶液裝置中加入所需的吡咯烷酮，再稱取所需的氟乙
烯均聚物，倒入燒杯中用玻璃棒攪拌均勻；后加入所需的超細(xì)活碳粉和Ru02、 Al203QNi02 充分?jǐn)噭?；即可制得涂敷到陰極片上的無定形氧化物復(fù)合材料涂敷溶液。
(3) 涂抹陰極片；取(1)所述陰極鉭箔，將無定形氧化物復(fù)合材料涂到陰極鉭箔的 二面，放入紅外干燥箱中烘干后，然后送入烘箱中烘烤2 4h。
(4) 待冷卻后，取全部的陰極片進行高溫?zé)Y(jié)。工藝條件為溫度(T) =500±50°C、 時間(t) =15 20min。高溫處理后即制得表面涂敷有無定形氧化物的高能鉭混合電容器 用陰極材料。
實施例三
一種鉭混合電容器用陰極材料，所述的鉭混合電容器用陰極材料，包括由鉭箔制作成 的陰極基體材料，其特別之處在于，在鉭箔制作成的陰極基體材料的表面涂敷有無定形氧 化物。表面涂敷有無定形氧化物的陰極和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。其涂敷在鉭箔上的無定形氧化物為復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料組成按重量百分比為吡咯垸酮類溶
劑為63%;氟乙烯均聚物為7% ;超細(xì)活炭粉為3% ; Ru02和Ni02為27%。
在鉭箔陰極基體材料上涂敷無定形氧化物的工藝包括如下步驟
(1) 去氧清洗按去離子水、硝酸、氫氟酸組成的酸性溶液，將陰極鉭箔放入溶液中
浸泡lh 2h后取出，用去離子水煮洗干凈，放入100'C 125'C烘箱中烘干。
(2) 按無定形氧化物復(fù)合材料的重量百分比(吡咯烷酮為63%;氟乙烯均聚物為7%;
超細(xì)活炭粉為3% ; Ru02和Ni02為27%)配制涂敷陰極片的溶液。具體操作將準(zhǔn)備放置
無定形氧化物復(fù)合材料的涂敷溶液裝置烘干后，放入電子秤中，待電子秤清零后，按照所 確定的重量百分比往涂敷溶液裝置中加入所需的吡咯垸酮類溶劑，再稱取所需的氟乙烯均
聚物，倒入燒杯中用玻璃棒攪拌均勻；后加入所需的超細(xì)活碳粉和Ru02、 Ni02充分?jǐn)噭颍?即可制得涂敷到陰極片上的無定形氧化物復(fù)合材料涂敷溶液。
(3) 涂抹陰極片；取(l)所述陰極鉭箔，將無定形氧化物復(fù)合材料涂到陰極鉭箔的
二面，放入紅外干燥箱中烘干后，然后送入烘箱中烘烤2 4h。
(4) 待冷卻后，取全部的陰極片進行高溫?zé)Y(jié)。工藝條件為溫度(T) =300±5(TC、 。C、時間(t) =15 20min。高溫處理后即制得表面涂敷有無定形氧化物的高能鉭混合電 容器用陰極材料。
權(quán)利要求
1、一種高能鉭混合電容器用陰極材料，所述的高能鉭混合電容器用陰極材料包括由鉭箔制作成的陰極基體材料，其特征在于在鉭箔制作成的陰極基體材料的表面涂敷有無定形氧化物，且表面涂敷有無定形氧化物的陰極和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。
2、 如要求l所述的高能鉅混合電容器用陰極材料，其特征在于所述的涂敷在鉭箔上 的無定形氧化物為復(fù)合材料。
3、 如權(quán)利要求2所述的高能鉭混合電容器用陰極材料，其特征在于所述的復(fù)合材料 組成成份為吡咯垸酮類溶劑、氟乙烯聚合物、超細(xì)活性炭粉末和多種金屬氧化物，且吡 咯垸酮類溶劑為分析純，氟乙烯聚合物為分析純，超細(xì)活性炭粉末為高比表面積纖維炭， 多種金屬氧化物為分析純超細(xì)粉末。
4、 如權(quán)利要求3所述的高能鉭混合電容器用陰極材料，其特征在于所述吡咯烷酮類 溶劑、氟乙烯聚合物、超細(xì)活性炭粉末和金屬氧化物按重量百分比為吡咯烷酮為56% 73%;氟乙烯均聚物為5% 10% ;超細(xì)活炭粉為2% 5% ;多種金屬氧化物為20% 29%。
5、 如權(quán)利要求3或4所述的高能鉭混合電容器用陰極材料，其特征在于所述的金屬 氧化物為Ru02、 CuO、 Ah03和Ni02。
6、 一種高能鉭鉭混合電容器用陰極材料制作方法，其特征在于在鉭箔陰極基體材 料上涂敷無定形氧化物的工藝包括如下步驟 (1) 去氧清洗按去離子水、硝酸、氫氟酸組成的酸性溶液，將陰極鉭箔放入溶液中浸泡lh 2h后取出，用去離子水煮洗干凈，放入100'C 125'C烘箱中烘干；(2) 材料配制具體操作將一干凈小燒杯，放入電子秤中，待電子秤清零后，按 照所確定的重量百分比往小燒杯中加入所需量的吡咯烷酮類溶劑，再稱取所需的氟乙烯粘 接劑，倒入燒杯中用玻璃棒攪拌均勻；后加入所需的超細(xì)活碳粉和多種金屬氧化物粉末經(jīng) 過工藝攪勻，即可制得涂敷到陰極片上的無定形氧化物復(fù)合材料涂敷溶液；(3) 涂抹陰極片；取(1)所述陰極鉭箔，將無定形氧化物復(fù)合材料涂到陰極鉅箔的 二面，放入紅外千燥箱中烘干后，然后送入烘箱中烘烤2 4h;(4) 待冷卻后，取全部的陰極片進行高溫?zé)Y(jié)；工藝條件為溫度(T) =300 800 。C、時間(t) =15 20min;熱處理后即制得表面涂敷有無定形氧化物的鉭混合電容器用 陰極材料。
全文摘要
高能鉭混合電容器用陰極材料及其制備方法，包括由鉭箔制作成的陰極基體材料，在鉭箔制作成的陰極基體材料的表面涂敷有無定形金屬氧化物和超細(xì)活性炭粉的復(fù)合材料，且表面涂敷的復(fù)合陰極材料和注入的電解質(zhì)之間形成電化學(xué)電容器。所述的涂敷在鉭箔上的無定形氧化物為復(fù)合材料，所述的復(fù)合材料物質(zhì)組成為以吡咯烷酮類物質(zhì)為溶劑，以氟乙烯的均聚物為粘合劑，以多種金屬氧化物和超細(xì)炭粉組成復(fù)合材料。所述的復(fù)合材料組成按重量百分比為吡咯烷酮為56％～73％；氟乙烯聚合物為5％～10％；超細(xì)活炭粉為2％～5％；多種金屬氧化物為20％～29％。
文檔編號H01G9/22GK101533715SQ20091004315
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者敏 劉, 劉建清 申請人:株洲日望電子科技有限公司