專(zhuān)利名稱(chēng)：超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超級(jí)電容器電極漿料的制備，特別是一種電極漿料用粘結(jié)劑的組成。

背景技術(shù)：
在超級(jí)電容器的生產(chǎn)制備中，極片的制作方法通常是將活性物質(zhì)、粘結(jié)劑以及導(dǎo)電劑、溶劑等混合勻漿后涂布于集流體上。超級(jí)電容器活性物質(zhì)主要是活性炭材料，由于活性炭顆粒小、具有超大的比表面積、低振實(shí)密度，使得其與集流體的粘結(jié)效果較差。通常的解決辦法是增加粘結(jié)劑的用量。而傳統(tǒng)的粘結(jié)劑是單一分子量的粘結(jié)劑，是一種鏈狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，分子量的大小直接反映了鏈的長(zhǎng)短。分子量大，則分子鏈會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)或分子支鏈相對(duì)較多；分子量小，則分子鏈會(huì)相對(duì)較短或分子支鏈相對(duì)較少。聚合物高分子粘結(jié)劑分散在漿料中以后，在涂布時(shí)聚合物的分子鏈和分子支鏈在極片當(dāng)中起到主要的粘結(jié)作用。粘結(jié)劑的分子量和分布顯著影響粘結(jié)劑的粘結(jié)效果。低分子量的粘結(jié)劑結(jié)晶度高，可以降低本體粘度，有利于流動(dòng)性和潤(rùn)濕，從而提高界面粘合力，但分子量低時(shí)，粘結(jié)劑內(nèi)聚強(qiáng)度較差，剝離時(shí)易發(fā)生內(nèi)聚破壞。高分子量粘結(jié)劑內(nèi)聚強(qiáng)度較大，有利于提高粘結(jié)強(qiáng)度，但較大的分子量的粘結(jié)劑結(jié)晶度不高，會(huì)造成粘度增大，阻滯潤(rùn)濕和分散。目前使用的單一分子量粘結(jié)劑綜合性能不好。如果增加粘結(jié)劑在電極漿料中的含量，反過(guò)來(lái)會(huì)降低電極的加工性能，增加電容器制作的控制難度，同時(shí)增加粘結(jié)劑含量，勢(shì)必降低活性物質(zhì)含量，影響超級(jí)電容器的容量。因此，尋求具有合適分子量分布及組合的粘結(jié)劑對(duì)電極漿料的制備至關(guān)重要。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有單一分子量粘結(jié)劑的不足之處，提供一種粘結(jié)附著力高，潤(rùn)濕和分散性好的粘結(jié)劑，由該粘結(jié)劑制備的電極漿料綜合性能好，進(jìn)而使制作的超級(jí)電容器電極極片的粘結(jié)強(qiáng)度、柔韌性、壓實(shí)密度得以提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案是超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，采用高分子聚合物材料，其改進(jìn)之處是該粘結(jié)劑由至少一種低分子量粘結(jié)劑與至少一種高分子量粘結(jié)劑組合而成，所述低分子量粘結(jié)劑的分子量為小于400000，高分子量粘結(jié)劑的分子量大于或等于400000。
進(jìn)一步的方案是所述低分子量粘結(jié)劑在粘結(jié)劑總量中的重量百分比含量為10％～50％；優(yōu)選低分子量粘結(jié)劑在粘結(jié)劑總量中的重量百分比含量為20％～30％；所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚偏氟乙烯和至少一種高分子量聚偏氟乙烯的組合；所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚氧化乙烯和至少一種高分子量聚氧化乙烯的組合；所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚四氟乙烯和至少一種高分子量聚四氟乙烯的組合；所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量改性聚氧化乙烯和至少一種高分子量改性阿拉伯膠的組合。
本發(fā)明通過(guò)在電極均漿時(shí)匹配使用兩種或兩種以上不同分子量大小的粘結(jié)劑取代傳統(tǒng)方法中的單一粘結(jié)劑，其中低分子量粘結(jié)劑結(jié)晶度高，有利于流動(dòng)性和潤(rùn)濕，高分子量粘結(jié)劑內(nèi)聚力大，有利于提高粘結(jié)強(qiáng)度，兩者合理組合，制作電極漿料，有效提高了涂布后的電極極片的附著力、粘結(jié)強(qiáng)度，提高極片的柔韌性，使極片不易開(kāi)裂、掉粉，并有效提高壓實(shí)密度，從而可有效提高超級(jí)電容器的容量和循環(huán)性能。

具體實(shí)施例方式 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
實(shí)施例一 在進(jìn)行活性炭電極漿料的均漿時(shí)，選取分子量分別為350000和700000的兩種聚偏氟乙烯PVDF(A)，PVDF(B)作為粘結(jié)劑，N-甲基吡咯烷酮為溶劑。兩種粘結(jié)劑同時(shí)加入溶劑中攪拌溶解制膠后與粉料混合均漿并涂布在集流體上制備電極極片。測(cè)試不同重量百分比含量PVDF所得極片的粘結(jié)強(qiáng)度和最大壓實(shí)密度如表1所示。
表1兩種不同分子量聚偏氟乙烯粘結(jié)劑制漿時(shí)測(cè)試結(jié)果
可見(jiàn)當(dāng)?shù)头肿恿空辰Y(jié)劑A在粘結(jié)劑總量中重量百分比不超過(guò)50％時(shí)極片的粘結(jié)效果和可加工性能更佳，特別是低分子量粘結(jié)劑A和高分子量粘結(jié)劑B的重量比為20％∶80％時(shí)，極片的粘結(jié)效果和可加工性能最佳，且極片的柔韌性比單一分子量時(shí)明顯改善。
實(shí)施例二； 在進(jìn)行活性炭電極漿料的均漿時(shí)，選取聚氧化乙烯PEO做粘結(jié)劑，水做溶劑，參比試驗(yàn)取400000單分子量的聚氧化乙烯，目標(biāo)試驗(yàn)取分子量分別為100000和400000且重量百分比為30％∶70％的聚氧化乙烯PEO(A)，PEO(B)，并且參比試驗(yàn)與目標(biāo)試驗(yàn)中所用粘結(jié)劑的總量相等。將粘結(jié)劑加入溶劑中攪拌溶解制膠后與電極材料、導(dǎo)電劑等粉料混合均漿并涂布在集流體上制備電極極片。極片的粘結(jié)強(qiáng)度和循環(huán)性能測(cè)試如表2所示。
表2極片的粘結(jié)強(qiáng)度和循環(huán)性能測(cè)試
實(shí)施例三 在進(jìn)行活性炭電極漿料的均漿時(shí)，選取聚四氟乙烯(PTFE)做粘結(jié)劑，水做溶劑，參比試驗(yàn)取1100000單分子量的PTFE，目標(biāo)試驗(yàn)取分子量分別為300000和1100000且重量百分比為30％∶70％的PTFE(A)，PTFE(B)，并且參比試驗(yàn)與目標(biāo)試驗(yàn)中所用粘結(jié)劑的總量相等。將粘結(jié)劑與活性材料、導(dǎo)電劑等粉料進(jìn)行干粉混合，再將溶劑加入干粉中捏合、切片、并將膜片壓制于集流體上制備電極極片。極片的粘結(jié)強(qiáng)度和循環(huán)性能測(cè)試如表3所示。
表3一種分子量與兩種分子量的聚四氟乙烯試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
實(shí)施例四 在進(jìn)行活性炭電極漿料的均漿時(shí)，目標(biāo)試驗(yàn)選取分子量分別為350000，500000，750000且重量百分比為20％∶30％∶50％的三種聚偏氟乙烯PVDF(A)，PVDF(B)，PVDF(C)作為粘結(jié)劑，N-甲基吡咯烷酮為溶劑。參比試驗(yàn)選取750000單一分子量的聚偏氟乙烯PVDF(C)作粘結(jié)劑。目標(biāo)試驗(yàn)與參比試驗(yàn)中所用粘結(jié)劑的總量相等。將粘結(jié)劑加入溶劑中攪拌溶解制膠后與電極材料、導(dǎo)電劑等粉料混合均漿并涂布在集流體上制備電極極片。
當(dāng)使用750000單一分子量的PVDF(C)粘結(jié)劑時(shí)，涂布面密度達(dá)到或者超過(guò)9.4mg/cm2時(shí)，極片分切邊緣和折痕區(qū)掉粉，粘結(jié)效果較差；而使用三種不同分子量的粘結(jié)劑匹配使用時(shí)，面密度為12.3mg/cm2，13.2mg/cm2，13.5mg/cm2，13.8mg/cm2時(shí)，粘結(jié)效果均良好。具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表4所示。
表4一種分子量與三種分子量的聚偏氟乙烯試驗(yàn)對(duì)比
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)想的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，采用高分子聚合物材料，其特征是該粘結(jié)劑由至少一種低分子量粘結(jié)劑與至少一種高分子量粘結(jié)劑組合而成，所述低分子量粘結(jié)劑的分子量為小于400000，高分子量粘結(jié)劑的分子量大于或等于400000。
2.按權(quán)利要求1所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述低分子量粘結(jié)劑在粘結(jié)劑總量中的重量百分比含量為10％～50％。
3.按權(quán)利要求2所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述低分子量粘結(jié)劑在粘結(jié)劑總量中的重量百分比含量為20％～30％。
4.按權(quán)利要求1所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚偏氟乙烯和至少一種高分子量聚偏氟乙烯的組合。
5.按權(quán)利要求1所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚氧化乙烯和至少一種高分子量聚氧化乙烯的組合。
6.按權(quán)利要求1所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量聚四氟乙烯和至少一種高分子量聚四氟乙烯的組合。
7.按權(quán)利要求1所述超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，其特征是所述高分子聚合物材料為至少一種低分子量改性聚氧化乙烯和至少一種高分子量改性阿拉伯膠的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種超級(jí)電容器電極漿料用粘結(jié)劑，涉及電容器電極漿料制備。該粘結(jié)劑由至少一種低分子量粘結(jié)劑與至少一種高分子量粘結(jié)劑組合而成，前者分子量小于4萬(wàn)，后者分子量不低于4萬(wàn)。所述低分子量粘結(jié)劑在粘結(jié)劑總量中的重量百分比為10～50％，優(yōu)選20～30％。本發(fā)明采用兩種或兩種以上不同分子量的粘結(jié)劑取代傳統(tǒng)的單一分子量粘結(jié)劑，既有利于提高流動(dòng)性和潤(rùn)濕，又有利于提高粘結(jié)強(qiáng)度，兩者合理組合，用于制備電極漿料，能有效提高涂布后的電極極片的附著力、粘結(jié)強(qiáng)度、柔韌性和壓實(shí)密度，從而提高超級(jí)電容器的容量和循環(huán)性能。
文檔編號(hào)H01G9/042GK101760154SQ200910212480
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者張海林, 佘沛亮, 凌付冬, 黎彬興, 許謙 申請(qǐng)人:南京雙登科技發(fā)展研究院有限公司