一種新型超級(jí)電容器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種新型超級(jí)電容器及其制備方法。新型超級(jí)電容器是由活性自支撐電極、隔膜、印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線、電解液、封裝外殼、引出電極端組成，導(dǎo)電集流金屬柵線與活性自支撐電極電接觸良好，負(fù)責(zé)收集活性自支撐電極電流，匯入引出電極端，隔膜位于兩個(gè)電極之間以隔開(kāi)兩個(gè)電極。制備方法包括印刷金屬柵線，聯(lián)接引出電極端，放置隔膜疊層，預(yù)封裝，注液，封裝與靜置。本發(fā)明的新型超級(jí)電容器，采用全新的設(shè)計(jì)與制作方案，質(zhì)輕，比容大，制作工藝簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】一種新型超級(jí)電容器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置及其制備方法，特別涉及一種新型超級(jí)電容器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間極短、使用壽命長(zhǎng)、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，因此可以廣泛應(yīng)用于新能源電力汽車、混動(dòng)動(dòng)力汽車、電力列車能量回收與列車啟動(dòng)，以及軍事上作為坦克車、裝甲車的啟動(dòng)電源和大型激光武器的脈沖電源等。
[0003]超級(jí)電容器制備通常采用類似鋰離子電池制備方法，將粉末狀的活性材料、導(dǎo)電添加劑、粘合劑和溶劑等一起混合均勻配成漿料涂抹于金屬集流體上，烘干制得電極，然后與隔膜一起制成三明治結(jié)構(gòu)，注入電解液，封裝而成。采用這種方式制備的超級(jí)電容器，電極中，粘合劑和金屬集流體的質(zhì)量往往占到整個(gè)電極質(zhì)量近50%，而直接貢獻(xiàn)電容的活性物質(zhì)只占總的電容器質(zhì)量的50%，因此，整個(gè)超級(jí)電容器比容量大打折扣。另外，這種凃漿的方式制備的超級(jí)電容器電極透液性不好，溶液擴(kuò)散困難。
[0004]活性自支撐結(jié)構(gòu)電極，是一種雙重功能的電極，電極自身就是活性物質(zhì)，同時(shí)還是導(dǎo)電的自支撐結(jié)構(gòu)，可充當(dāng)集流體的作用。超級(jí)電容器的活性自支撐電極，常見(jiàn)的有碳納米管紙電極，石墨烯紙電極及其它們進(jìn)一步負(fù)載其他導(dǎo)電聚合物、金屬氧化物的電極等。例如，發(fā)明專利CN102436934A公開(kāi)了一種在已經(jīng)制備好的碳納米管紙上負(fù)載MnO2和石墨烯活性材料，制成自支撐結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器電極。又如，發(fā)明專利CN103280338A公開(kāi)了一種在碳納米管巴基紙上利用電化學(xué)脈沖聚合和真空抽濾實(shí)現(xiàn)在原有碳納米紙上包覆一層導(dǎo)電聚合物和熱固性樹(shù)脂，制成超容電極?；钚宰灾坞姌O可大幅減輕超級(jí)電容器質(zhì)量。但是，現(xiàn)有的活性自支撐電極的導(dǎo)電性很難和金屬比擬，用其制作超級(jí)電容器的內(nèi)阻過(guò)高，并且活性自支撐電極與極耳連接也較困難，導(dǎo)致尺寸無(wú)法做大，使得活性自支撐結(jié)構(gòu)電極的超級(jí)電容器在實(shí)際應(yīng)用中受阻。
[0005]傳統(tǒng)超級(jí)電容器電極，為金屬集流體提供電極支撐和電流集流，活性粉末配成的漿料涂抹在集流體上，這種方式制備的超級(jí)電容器質(zhì)量過(guò)大；活性自支撐電極是則完全不需要額外的集流體，采用活性物質(zhì)本身作為支撐和集流體，此方式制備超級(jí)電容器內(nèi)阻過(guò)大。本發(fā)明旨在克服傳統(tǒng)凃漿方式制備的超級(jí)電容器質(zhì)量過(guò)大和目前活性自支撐電極方式內(nèi)阻過(guò)大的缺陷，提供一種新型超級(jí)電容器及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的第一目的是提供一種新型超級(jí)電容器；另一目的在于提供所述超級(jí)電容器的制備方法。
[0007]本發(fā)明第一目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述超級(jí)電容器是由活性自支撐電極、隔膜、印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線、電解液、封裝外殼、引出電極端組成，導(dǎo)電集流金屬柵線與活性自支撐電極電接觸良好，負(fù)責(zé)收集活性自支撐電極電流，匯入引出電極端，隔膜位于兩個(gè)電極之間以隔開(kāi)兩個(gè)電極。
[0008]所述活性自支撐為納米活性電極，具體為以下任意一種電極:
(1)碳納米管紙自支撐電極；
(2)石墨烯紙自支撐電極
(3)碳納米管與活性碳納米復(fù)合自支撐電極；
(4)碳納米管與石墨烯復(fù)合自支撐電極；
(5)碳納米管與Mn02、Ni0、V205、Ru02中的一種復(fù)合自支撐電極；
(6 )碳納米管外包覆導(dǎo)電聚合物自支撐電極。
[0009]所述印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線，導(dǎo)電材質(zhì)為金屬銀。
[0010]本發(fā)明第二目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，包括印刷金屬柵線，聯(lián)接引出電極端，放置隔膜疊層，預(yù)封裝，注液，封裝與靜置，具體為:
(O印刷金屬柵線，將金屬導(dǎo)電漿料印刷在活性自支撐電極上，烘干，固化成型；
(2)聯(lián)接引出電極端，將引出電極端與金屬柵線聯(lián)接；
(3)放置隔膜疊層，采取一層電極一層隔膜的方式將電極和隔膜折疊在一起；
(4)預(yù)封裝，將折疊好的電極與隔膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口；
(5)注液,從開(kāi)口處向電容器注入電解液；
(6)將開(kāi)口封口定型，靜置。
[0011]所述印刷金屬柵線，具體為采用絲網(wǎng)印刷、鋼板印刷或者噴印中的一種方式。
[0012]所述聯(lián)接引出電極端，聯(lián)接方式為采用焊接和導(dǎo)電膠粘結(jié)中的一種方式。
[0013]有益效果
本發(fā)明的新型超級(jí)電容器，采用全新的設(shè)計(jì)與制作方案，將導(dǎo)電漿料用印刷的方式涂抹在其上，整個(gè)電極起支撐作用的是活性物質(zhì)，而傳導(dǎo)匯流部分，僅需印刷少量導(dǎo)電漿料就可以。因此具有質(zhì)輕，比容大，制作工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明中新型超級(jí)電容器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1_活性自支撐電極；2_隔膜；3_金屬柵線；4_電解液；5_引出電極端；6-封裝外殼。
[0016]圖2為本發(fā)明中新型超級(jí)電容器正面內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1-活性自支撐電極；3-金屬柵線；5_引出電極端；6_封裝外殼。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明一種新型超級(jí)電容器及其制備方法作進(jìn)一步對(duì)說(shuō)明，但不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制，依據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)所作的任何變更或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]本發(fā)明公開(kāi)一種新型超級(jí)電容器，特征是所述超級(jí)電容器是由活性自支撐電極、隔膜、印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線、電解液、封裝外殼、引出電極端組成，導(dǎo)電集流金屬柵線與活性自支撐電極電接觸良好，負(fù)責(zé)收集活性自支撐電極電流，匯入引出電極端，隔膜位于兩個(gè)電極之間以隔開(kāi)兩個(gè)電極。[0020]所述活性自支撐為納米活性電極，具體為以下任意一種電極:
(1)碳納米管紙自支撐電極；
(2)石墨烯紙自支撐電極；
(3)碳納米管與活性碳納米復(fù)合自支撐電極；
(4)碳納米管與石墨烯復(fù)合自支撐電極；
(5)碳納米管與Mn02、Ni0、V205、Ru02中的一種復(fù)合自支撐電極；
(6 )碳納米管外包覆導(dǎo)電聚合物自支撐電極。
[0021]所述印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線，導(dǎo)電材質(zhì)為金屬銀。
[0022]本發(fā)明還公開(kāi)新型超級(jí)電容器的制備方法，包括印刷金屬柵線，聯(lián)接引出電極端，放置隔膜疊層，預(yù)封裝，注液，封裝與靜置，具體為:
(O印刷金屬柵線，將金屬導(dǎo)電漿料印刷在活性自支撐電極上，烘干，固化成型；
(2)聯(lián)接引出電極端，將引出電極端與金屬柵線聯(lián)接；
(3)放置隔膜疊層，采取一層電極一層隔膜的方式將電極和隔膜折疊在一起；
(4)預(yù)封裝，將折疊好的電極與隔膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口；
(5)注液,從開(kāi)口處向電容器注入電解液；
(6)將開(kāi)口封口定型，靜置。
[0023]所述印刷金屬柵線，具體為采用絲網(wǎng)印刷、鋼板印刷或者噴印中的一種方式。
[0024]所述聯(lián)接引出電極端，聯(lián)接方式為采用焊接和導(dǎo)電膠粘結(jié)中的一種方式。
[0025]實(shí)施例1:
將碳納米管紙切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用絲網(wǎng)印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端連接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將前步制備好的碳納米管紙電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0026]實(shí)施例2:
將碳納米管與活性碳納米復(fù)合自支撐電極切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用絲網(wǎng)印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，烘干，固化成型；將引出電極電極端焊接在絲網(wǎng)印刷的銀柵線上；將前步加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0027]實(shí)施例3:
將碳納米管與石墨烯復(fù)合自支撐電極切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用鋼板印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0028]實(shí)施例4:
將負(fù)載MnO2納米顆粒的碳納米管紙切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用噴印的方式在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0029]實(shí)施例5: 將負(fù)載NiO納米顆粒的碳納米管紙切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用絲網(wǎng)印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0030]實(shí)施例6:
將負(fù)載V2O5納米顆粒的碳納米管紙切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用絲網(wǎng)印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0031]實(shí)施例7:
將負(fù)載RuO2納米顆粒的碳納米管紙切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用絲網(wǎng)印刷在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0032]實(shí)施例8:
將碳納米管外包覆導(dǎo)電聚合物聚苯胺自支撐電極。切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用噴印的方式在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
[0033]實(shí)施例9:
將碳納米管外包覆導(dǎo)電聚合物聚吡咯自支撐電極。切成適宜尺寸的長(zhǎng)方形，在采用噴印的方式在電極一側(cè)印制導(dǎo)電銀柵線，采用導(dǎo)電膠將引出電極電極端鏈接在印制的銀柵線上，烘干，固化成型；將加工好的電極和隔膜呈三明治狀折疊在一起；將折疊好的電極與隔膜鋁塑膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口 ；從開(kāi)口處注入電解液；封閉開(kāi)口，定型，靜置即制成新型超級(jí)電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種新型超級(jí)電容器，具體為超級(jí)電容器是由活性自支撐電極、隔膜、印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線、電解液、封裝外殼、引出電極端組成，導(dǎo)電集流金屬柵線與活性自支撐電極電接觸良好，負(fù)責(zé)收集活性自支撐電極電流，匯入引出電極端，隔膜位于兩個(gè)電極之間以隔開(kāi)兩個(gè)電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器，其特征是:所述活性自支撐為納米活性電極，具體為以下任意一種電極: (1)碳納米管紙自支撐電極； (2)石墨烯紙自支撐電極； (3)碳納米管與活性碳納米復(fù)合自支撐電極； (4)碳納米管與石墨烯復(fù)合自支撐電極； (5)碳納米管與Mn02、Ni0、V205、Ru02中的一種復(fù)合自支撐電極； (6)碳納米管外包覆導(dǎo)電聚合物自支撐電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級(jí)電容器，其特征是:所述印刷在活性自支撐電極上的導(dǎo)電集流金屬柵線，導(dǎo)電材質(zhì)為金屬銀。
4.一種新型超級(jí)電容器的制備方法，包括印刷金屬柵線，聯(lián)接引出電極端，放置隔膜疊層，預(yù)封裝，注液，封裝與靜置，具體為: (O印刷金屬柵線，將金屬導(dǎo)電漿料印刷在活性自支撐電極上，烘干，固化成型； (2)聯(lián)接引出電極端，將引出電極端與金屬柵線聯(lián)接； (3)放置隔膜疊層，采取一層電極一層隔膜的方式將電極和隔膜折疊在一起； (4)預(yù)封裝，將折疊好的電極與隔膜封裝起來(lái)，留一個(gè)開(kāi)口； (5)注液,從開(kāi)口處向電容器注入電解液； (6)將開(kāi)口封口定型，靜置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是:所述印刷金屬柵線，具體為采用絲網(wǎng)印刷、鋼板印刷或者噴印中的一種方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是:所述聯(lián)接引出電極端，聯(lián)接方式為采用焊接和導(dǎo)電膠粘結(jié)中的一種方式。
【文檔編號(hào)】H01G11/26GK103762088SQ201310748280
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】肖輝, 劉鑄, 孫力 申請(qǐng)人:昆明納太能源科技有限公司