專利名稱：超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子技術領域，涉及超級電容器制作方法，具體涉及一種超級電容器
電極的制作方法。
背景技術：
超級電容器作為一種綠色儲能產品，由于其大功率、長壽命、寬工作溫度范圍等特 征已經(jīng)在數(shù)碼產品如攝像機、相機、PDA、手機；筆記本電腦、智能儀表、稅控機等領域中廣泛 應用。尤其近幾年所爆發(fā)的能源危機已引起各國對新能源產品尤其是電動汽車的重視世界 各大汽車廠都在開發(fā)混合電動車或電動車，超級電容器的大功率、長壽命、寬工作溫度范圍 等特點非常適合在電動汽車中應用可提高車輛在啟動加速爬坡時動力輸出性能同時也延 長電池壽命。超級電容器作為在動力輸出中應用時主要利用大電流充放電特性這就要求采 用圓柱式有機電解液超級電容器，電容器在制作時要求電極導電性高、電極間各種物質接 觸緊密電極中的集電極一般使用耐電化學腐蝕的高純鋁，但在電容器單元內部由于存有少 量水和金屬雜質所以電容器在大電流工作時會對鋁箔產生腐蝕進而降低集電極與極化極 間粘接強度從而影響電容器性能，在以往技術中主要采用鋁箔表面電鍍鈦或鈦化合物或表 面包覆導電膠來提高鋁箔抗腐蝕性以往技術主要存在成本高、制作復雜或性能不穩(wěn)定等問 題。

發(fā)明內容
針對目前超級電容器電極及其生產技術存在的問題，本發(fā)明提供一種超級電容器 的耐腐蝕電極的制作方法，解決集電極與極化極的腐蝕性問題。 本發(fā)明中極化極由電極活性材料、導電材料和粘接劑材料構成，極化極與金屬集 電極形成一體，構成超級電容器的電極。工作時，電極浸入有機電解液中。
集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a) R丄-CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3或-C CH3CH3CH3 ;R2 :-H、 -CH3、 -CH2CH3、 _CH2CH2CH3、 _CH CH3CH3、 _CH2CH2CH2CH3、 _CH2CHCH3CH3、 -CH CH3CH2CH3、 -C CH3CH3CH3、 -CH具、_CH2CH2NH2、 _CH2CH2CH2NH2或_CH2CH2CH2CH2NH2 。
處理劑水溶液質量濃度為0. 01% 99. 99%。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉或丁苯橡膠 等超級電容器常規(guī)使用的粘接劑，其在極化極中的含量為2 20% (質量比)，含量2%及 以上就能得到所需電極片強度，但粘接劑含量過高極化極電阻變大，最好在5 15%。
極化極中電極材料(活性材料)使用電化學不活潑的高比表面積活性炭、碳黑、碳 納米管或導電聚合物(例如聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩)、金屬氧化物(例如LiMn02、 LiCo02、 LiTi407或LiNi02)等活性材料?；钚圆牧显跇O化極中含量60 96% (質量比)。其中活性炭比表面積1000 2500m7g，碳黑比表面積100 300m7g，碳納米管比表面積100 500m7g。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨或乙炔黑等導電材料，導電材料在極化極中 比例為2% 20% (質量比)。要求導電材料粒度1 5iim。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑2% 20%，活性材 料60% 96%，導電材料2% 20%。 金屬集電極最好是鋁或鋁合金，特別是純度在99. 9%以上、銅含量在0. 01% (質 量比)以下的金屬鋁，要求金屬集電極表面粗糙，可與極化極良好接觸，為使表面粗糙可采 用化學腐蝕或交流電化學腐蝕的方法處理。 有機電解液沒有特殊規(guī)定，眾所周知有機溶劑中含有離解性的鹽表示為 R^iy^NYJiiyy^PY,!^!^!^!^為烷基可相同也可不相同；Y為BF4—、PF6—、C104—、CF3S03—等 的陰離子構成，溶解在有機溶劑中形成有機電解液。 對于上面有機溶劑是碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、環(huán)丁砜、 碳酸乙烯酯或最好使用它們的混合溶劑。 隔極膜采用纖維素系電解紙、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯或多孔聚乙烯，其中最 好使用耐熱性強含水率低的多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率60% 95%，厚度 20 100 ii m，孑L徑0. 05 0. 2 ii m。
本發(fā)明電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為15 40iim、粗糙度單側厚度為1. 0 6.0iim的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有R2HNCASi(0R丄通式(I)物質的水溶液 中，其水溶液濃度為0.01% 99.99%，浸漬時間為1秒 300秒；在乙醇、異丙醇或甲乙酮 等溶劑中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體 物體積含量為10 25%的漿料，將該漿料用涂膠刀或涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表 面，100 15(TC干燥10 80分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為30 300 y m，使 極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的 帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入厚度20 100iim的隔極膜， 然后巻繞成直徑為5 80mm、高6 160mm的圓柱形芯子，也可以巻繞成長為16 80mm、 寬為16 60mm、高30 170mm的橫截面為矩形的芯子。將巻好的芯子100 150。C真空 干燥6 50h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子外加直流電壓后裝于有底圓筒殼或有
底矩形筒殼中，引線兩端采用激光機焊接在電容器殼上封口即可，有底圓筒殼或有底矩形
筒殼最好是鋁制的。 本發(fā)明制備的電極用于超級電容器時，在大電流工作條件下不會對鋁箔產生明顯 腐蝕，進而保證了集電極與極化極間粘接強度，從而可穩(wěn)定電容器性能。采用本發(fā)明制備的 電極的超級電容器，在環(huán)境溫度為45t:、直流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行 充放電周期試驗，2萬次后容量保持率可達到90% 。
具體實施例方式
所采用的原料通式(I)的物質來自渤海大學精細化研究所，其余均為市售產品。
實施例1 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄-CH3
R2 :—H 處理劑水溶液質量濃度為50 % 。
極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積活性炭，活性炭比表面積 2000m2/g。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度3ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑10%，活性材料
80%，導電材料10%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用人造纖維素紙，要求隔極膜孔隙率80% ，厚度60 ii m，孔徑0. 1 y m。
電極的制作方法如下。 對集電極進行交流雙面腐蝕，得到腐蝕鋁箔厚度為25ym，粗糙度單側厚度為 2. 0 ii m，在兩萬倍的電子顯微鏡下觀察表面成海綿狀，腐蝕孔平均孔徑為0. 08 ii m，在lcm2 面積上有90億個孔，拉伸強度1. 9kg/cm。 將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)物質的水溶液中，其水溶液濃度為50%，浸漬
時間為100秒；在乙醇中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電
材料，制成固體物體積含量為18%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電
極雙表面，12(TC干燥40分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為100 ii m，使極化極與集
電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。
將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入50 ii m厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為
32mm、高62mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子12(TC真空干燥20h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于圓
形鋁殼中，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開口端
需曲折封口 。這樣就得到額定電壓2. 5V容量400F電容器。 然后在環(huán)境溫度為45°C，直流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放 電周期試驗，2萬次后容量保持率為90%，另外周圍溫度為65t:同樣進行充放電周期試驗， l萬次后容量保持率為85%。 另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。
實施例2 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄_CH2CH3
R2 :—CH3 處理劑水溶液質量濃度為90 % 。
極化極中粘接劑為常用的聚偏氟乙烯。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積碳黑，碳黑比表面積200m7g。
由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料，要求導電材料粒度5ym。
綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑20%，活性材料 60%，導電材料20%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚丙烯，要求隔極膜孔隙率95%，厚度100 ii m，孔徑0. 2 ii m。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為40 ii m、粗糙度單側厚度為6. 0 y m的腐 蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為5秒；在異丙醇中溶 解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量 為25%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥10分 鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為300iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘 結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在 兩張帶狀電極之間夾入80iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為80mm、高160mm的圓柱形芯 子，將巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試 驗，2萬次后容量保持率為92%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極 物質。 實施例3 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
& :—CH2CH2CH3
R2 :—CH2CH3 處理劑水溶液質量濃度為0.5%。 極化極中粘接劑為常用的羧甲基纖維素鈉。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積碳納米管，碳納米管比表面積 300m2/g。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度lym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑2%%，活性材料
96%，導電材料2%。
6
金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯，要求隔極膜孔隙率60% ，厚度20 ii m，孔徑0. 05 y m。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為15iim、粗糙度單側厚度為1. 0iim的腐 蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為300秒；在甲乙酮中 溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含 量為10%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，IO(TC干燥80 分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為30iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘 結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在 兩張帶狀電極之間夾入30 P m厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為5mm、高6mm的圓柱形芯子，將 巻好的芯子IO(TC真空干燥50h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試 驗，2萬次后容量保持率為87%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極 物質。 實施例4 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH CH3CH3 R2 :-CH2CH2CH3 處理劑水溶液質量濃度為5 % 。 極化極中粘接劑為常用的丁苯橡膠。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的導電聚合物聚吡咯。
由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料，要求導電材料粒度3ym。
綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑15%，活性材料 75%，導電材料10%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚乙烯，要求隔極膜孔隙率80% ，厚度50 ii m，孔徑0. 08 y m。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為30 ii m、粗糙度單側厚度為3. 0 y m的腐 蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為200秒；在甲乙酮中 溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含 量為15%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，12(TC干燥30 分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為60 ii m，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在
兩張帶狀電極之間夾入35 m厚的隔極膜，然后巻繞成長為40mm、寬為30mm、高100mm的橫
截面為矩形的芯子。將巻好的芯子12(TC真空干燥25h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底矩形筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼
開口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為83%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質 實施例5 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH2CH2CH2CH3 R2 :—CH CH3CH3 處理劑水溶液質量濃度為70%。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的金屬氧化物LiMn02。 由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料要求導電材料粒度4ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑8%，活性材料
83%，導電材料9%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率70%，孔徑0. 15iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為35iim、粗糙度單側厚度為3. 5iim的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為10秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為12%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，ll(TC干燥75分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為55iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入35 ii m厚的隔極膜，然后巻繞成長為80mm、寬為60mm、高150mm的橫截面為矩形的芯子。將巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底矩形筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼
開口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為89%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例6 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH2CHCH3CH3 R2 :-CH2CH2CH2CH3 處理劑水溶液質量濃度為95 % 。 極化極中粘接劑為常用的聚偏氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的導電聚合物聚苯胺。 由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料，要求導電材料粒度lym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑6%，活性材料
85%，導電材料9%。 金屬集電極最好是是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。 有機電解液電解液為1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。 隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率65%，孔徑0. 2 i！ m。 電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為18iim、粗糙度單側厚度為1. 5iim的腐
蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為2秒；在甲乙酮中溶
解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量
為22%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥15分
鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為40iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結
形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩
張帶狀電極之間夾入20iim厚的隔極膜，然后巻繞成長為20mm、寬為18mm、高35mm的橫截
面為矩形的芯子。將巻好的芯子10(TC真空干燥50h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底矩形筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼
開口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為93%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例7 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH CH3CH2CH3 R2 :—CH2CHCH3CH3 處理劑水溶液質量濃度為3 % 。 極化極中粘接劑為常用的丁苯橡膠粘接劑。
極化極中活性材料使用電化學不活潑的金屬氧化物LiCo02。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度1. 5ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑12%，活性材料
83%，導電材料5%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率90%，孔徑0. 12iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為20iim、粗糙度單側厚度為4. Oiim的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為280秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為11^的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，13(TC干燥25分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為40 ii m，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入100iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為40mm、高90mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子15(TC真空干燥6h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45tV流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為91%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質 實施例8 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :-C CH3CH3CH3 R2 :-CH CH3CH2CH3 處理劑水溶液質量濃度為25 % 。 極化極中粘接劑為常用的羧甲基纖維素鈉粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的導電聚合物聚噻吩。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度3ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑13%，活性材料
81%，導電材料6%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率85%，孔徑0. 18iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為16iim、粗糙度單側厚度為1. 2iim的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為150秒；在甲乙酮中
溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含
量為12%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥20分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為32iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入25iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為10mm、高25mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子15(TC真空干燥10h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為92%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例9 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH CH3CH2CH3 R2 :-C CH3CH3CH3 處理劑水溶液質量濃度為15%。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的金屬氧化物LiTi407。 由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料，要求導電材料粒度4.5ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑3%，活性材料
92%，導電材料5%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率92^，孔徑0.05iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為38iim、粗糙度單側厚度為5. 0 y m的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為100秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為23%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，IO(TC干燥80分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為65 ii m，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入30iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為50mm、高110mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子15(TC真空干燥15h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
11制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為89%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例10 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
R丄-CH3
R2 :—CH2NH2 處理劑水溶液質量濃度為55 % 。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積活性炭，活性炭比表面積2500m2/g。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度3ym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑18%，活性材料
70%，導電材料12%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率70%，孔徑0. 13iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為20 ii m、粗糙度單側厚度為2. 0 y m的腐
蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為180秒；在甲乙酮中
溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含
量為15%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥25
分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為60 ii m，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘
結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在
兩張帶狀電極之間夾入45iim厚的隔極膜，然后巻繞成長為40mm、寬為25mm、高80mm的橫
截面為矩形的芯子。將巻好的芯子15(TC真空干燥12h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底矩形筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼
開口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為87%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例11 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。
I^HNCASUOR^a)
& :—CH2CH3 R2 :-CH2CH2NH2 處理劑水溶液質量濃度為60 % 。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積碳黑，碳黑比表面積300m7g。
由于極化極阻抗要低，所以加入乙炔黑導電材料，要求導電材料粒度lym。
綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑8%，活性材料77%，導電材料15%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率87^，孔徑0.09iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為22 ii m、粗糙度單側厚度為2. 5 y m的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為70秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為17%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥20分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為36iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入36 P m厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為50mm、高90mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子IO(TC真空干燥45h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為89%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質 實施例12 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) R丄-CH2CH2CH3 R2 :—CH2CH2CH2NH2 處理劑水溶液質量濃度為85 % 。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的高比表面積碳納米管，碳納米管比表面積500m2/g。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨導電材料，要求導電材料粒度3. 2ym。
綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑13%，活性材料72%，導電材料15%。
金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. 0mol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率91 % ，孔徑0. 06 i！ m。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為30 ii m、粗糙度單側厚度為4. 0 y m的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為35秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為23%的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥20分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為38iim，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入35iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為70mm、高130mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子15(TC真空干燥8h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為86%。另外用刀分開鋁箔與極化極，在鋁箔一側殘留多量的電極物質。 實施例13 集電極材料處理劑為具有如下通式(I)的物質的水溶液。 I^HNCASUOR^a) & :—CH CH3CH3 R2 : _CH2CH2CH2CH2NH2 。 處理劑水溶液質量濃度為12%。 極化極中粘接劑為常用的聚四氟乙烯粘接劑。 極化極中活性材料使用電化學不活潑的金屬氧化物LiNi02。 由于極化極阻抗要低，所以加入石墨等導電材料，要求導電材料粒度lym。 綜上，制備本發(fā)明的極化極的原料配比按質量比計為粘接劑16%，活性材料
76%，導電材料8%。 金屬集電極是純度在99.9%以上、銅含量在0.01% (質量比)以下的金屬鋁。
有機電解液電解液為1. Omol/L的(C2H5)4NBF4的碳酸丙烯酯溶液。
隔極膜采用多孔聚四氟乙烯薄膜。要求隔極膜孔隙率66%，孔徑0. 16iim。
電極的制作方法如下。 將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為28 ii m、粗糙度單側厚度為1. 6 y m的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)的水溶液中，浸漬時間為160秒；在甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散電極材料和導電材料，制成固體物體積含量為25X的漿料，將該漿料用涂膠刀、涂布機等設備涂于腐蝕集電極雙表面，15(TC干燥12分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為80 ii m，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極。將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入65iim厚的隔極膜，然后巻繞成直徑為60mm、高130mm的圓柱形芯子，將巻好的芯子15(TC真空干燥10h。 采用本發(fā)明方法制備的電極制作超級電容器的方法同一般方法。 將制作完成的電極真空浸漬電解液，對芯子5(TC外加2. 5V直流電壓8h后裝于鋁
制有底圓筒殼，使用具有正負極接線柱防爆閥口的圓蓋形苯酚樹脂上蓋。上蓋周圍鋁殼開
口端需曲折封口。 在環(huán)境溫度為45°C ，直流電壓從2. 5V到1. 25V電流為50A條件下進行充放電周期試驗，2萬次后容量保持率為93% 。
權利要求
一種超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于將集電極進行交流雙面腐蝕，得到厚度為15～40μm、粗糙度單側厚度為1.0～6.0μm的腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式(I)物質的水溶液中，其水溶液濃度為0.01％～99.99％，浸漬時間為1秒～300秒；在乙醇、異丙醇或甲乙酮中溶解粘接材料，在溶解完粘接材料的溶液中分散活性材料和導電材料，制成固體物體積含量為10～25％的漿料，將該漿料用涂膠刀或涂布機涂于腐蝕集電極雙表面，100～150℃干燥10～80分鐘，將極化極與集電極的整體壓至厚度為30～300μm，使極化極與集電極成為一體并能牢固粘結形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極，將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入厚度20～100μm的隔極膜，然后卷繞成圓柱形芯子，或卷繞成橫截面為矩形的芯子，將卷好的芯子100～150℃真空干燥6～50h；通式(I)的物質為R2HNC3H6Si(OR1)3(I)R1-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH CH3CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH2CHCH3CH3、-CH CH3CH2CH3或-C CH3CH3CH3；R2-H、-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH CH3CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH2CHCH3CH3、-CH CH3CH2CH3、-C CH3CH3CH3、-CH2NH2、-CH2CH2NH2、-CH2CH2CH2NH2或-CH2CH2CH2CH2NH2。
2. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于活性材 料采用高比表面積活性炭、碳黑、碳納米管、導電聚合物或金屬氧化物，其中活性炭比表面 積1000 2500m7g，碳黑比表面積100 300m7g，碳納米管比表面積100 500m7g ;導電 聚合物選用聚吡咯、聚苯胺或聚噻吩，金屬氧化物選用LiMn02、 LiCo02、 LiTi407或LiNi02。
3. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于導電材 料為石墨或乙炔黑，導電材料粒度1 5 m。
4. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于極化 極的原料配比按質量比計為粘接劑2 % 20 % ，活性材料60 % 96 % ，導電材料2 % 20%。
5. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于金屬集電極是鋁或鋁合金。
6. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于隔極膜采用纖維素系電解紙、多孔聚丙烯、多孔聚四氟乙烯或多孔聚乙烯，隔極膜孔隙率60% 95%，厚度20 lOOiim，孔徑O. 05 0. 2 ii m。
7. 按照權利要求1所述的超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，其特征在于巻繞成 圓柱形芯子，即巻繞成直徑為5 80mm、高6 160mm的圓柱形芯子，巻繞成橫截面為矩形 的芯子，即巻繞成長為16 80mm、寬為16 60mm、高30 170mm的橫截面為矩形的芯子。
全文摘要
一種超級電容器的耐腐蝕電極的制作方法，將集電極進行交流雙面腐蝕，得到腐蝕集電極，將此腐蝕集電極浸在具有通式R2HNC3H6Si(OR1)3物質的水溶液中處理；然后在溶劑中溶解粘接材料，分散活性材料和導電材料，制成漿料，將該漿料涂于腐蝕集電極雙表面，干燥，壓至厚度為30～300μm，形成帶狀電極，將該帶狀電極切成兩張相同尺寸的帶狀電極，將兩張電極鉚接引線后，在兩張帶狀電極之間夾入隔極膜，然后卷繞成芯子。本發(fā)明制備的電極用于超級電容器時，在大電流工作條件下不會對鋁箔產生明顯腐蝕，進而保證了集電極與極化極間粘接強度，從而可穩(wěn)定電容器性能。
文檔編號H01G9/04GK101710539SQ20091022024
公開日2010年5月19日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權日2009年11月27日
發(fā)明者姚建勛, 常亮, 李文生, 格根塔娜 申請人:錦州凱美能源有限公司