一種聚酰亞胺超級電容器及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)具體涉及一種聚酰亞胺超級電容器。本發(fā)明專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器，包括容器殼體，電解液和電芯，所述電芯按照聚酰亞胺隔膜、正極片、聚酰亞胺隔膜、負極片的順序依次卷繞或疊放封裝在容器殼體內(nèi)，正極片和負極片通過正、負極漿料附著在集流體上制成，正、負極片分別連有導(dǎo)針，導(dǎo)針從容器殼體內(nèi)穿出，所述正、負極漿料由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成：多孔炭材料15%-45%，導(dǎo)電劑0.5%-10%，膠黏劑1%-15%，溶劑30%-70%。本發(fā)明專利技術(shù)聚酰亞胺超級電容器其能量密度>5.6wh/kg，功率密度>6500w/kg；并且其電化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好，使用溫度范圍廣，可用在電動工具、混合動力汽車、太陽能儲能等領(lǐng)域。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電容器領(lǐng)域，具體涉及一種聚酰亞胺超級電容器。
技術(shù)介紹
超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器與電池之間的一種新型電化學(xué)儲能器件，它相比傳統(tǒng)電容器有著更高的能量密度，靜電容量能達千法拉至萬法拉級；相比電池有著更高的功率密度和超長的循環(huán)壽命，因此它結(jié)合了傳統(tǒng)電容器與電池的優(yōu)點，是一種應(yīng)用前景廣闊的化學(xué)電源。它具有比容量高、功率大、壽命長、工作溫限寬、免維護等特點。按照儲能原理的不同，超級電容器可以分為三類雙電層電容器(EDLC)，法拉第準電容超級電容器和混合型超級電容器，其中雙電層電容器主要是利用電極/電解質(zhì)界面電荷分離所形成的雙電層來實現(xiàn)電荷和能量的儲存；法拉第準電容超級電容器主要是借助電極表面快速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第“準電容”來實現(xiàn)電荷和能量的儲存；而混合型超級電容器是一極采用電池的非極化電極(如氫氧化鎳)，另一極采用雙電層電容器的極化電極(如活性炭)，這種混合型的設(shè)計可以大幅度提高超級電容器的能量密度。超級電容器按電解質(zhì)分可分為無機電解質(zhì)、有機電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)三種超級電容器，其中無機電解質(zhì)應(yīng)用較多的為高濃度的酸性(如H2SO4)或堿性(如Κ0Η)的水溶液， 中性水溶液電解質(zhì)應(yīng)用的較少；有機電解質(zhì)則一般采用季胺鹽或鋰鹽與高電導(dǎo)率的有機溶劑(如乙腈)組成混合電解液，而聚合物電解質(zhì)如今只停留在實驗室階段，尚無商業(yè)化產(chǎn)品的出現(xiàn)。在申請?zhí)枮?00510110461. 5的專利中，正極采用LiMn2_xMx04，負極采用活性炭，該超級電容器的比能量最高可達50Wh/Kg (基于正、負極活性物質(zhì)總質(zhì)量計算的)。但是，此類有機混合型超級電容器的能量密度與功率密度都不理想，電化學(xué)穩(wěn)定性差、熱穩(wěn)定性差以及使用溫度范圍小，電容電池循環(huán)壽命短，不能滿足目前人們對于電容電池有要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種聚酰亞胺超級電容器，采用多孔炭材料，制備大容量、高功率、循環(huán)壽命長、無污染、高安全性、免維護的超級電容器。本專利技術(shù)的另一目的是配合本專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器提供一種聚酰亞胺超級電容器的制備方法。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案如下一種聚酰亞胺超級電容器，包括容器殼體，電解液和電芯，所述電芯按照聚酰亞胺隔膜、正極片、聚酰亞胺隔膜、負極片的順序依次卷繞或疊放封裝在容器殼體內(nèi)，其中正極片和負極片通過將正、負極漿料附著在集流體上制成，正、負極片分別連接導(dǎo)針，導(dǎo)針從容器殼體內(nèi)穿出，所述正、負極漿料由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成多孔炭材料15%_45%， 導(dǎo)電劑0. 5%-10%，膠黏劑1%-15%，溶劑30%-70%。所述正、負極漿料粘度范圍為1500CpS-8500cpS，固含量范圍為20%_60%，PH值為 6-10。所述多孔材料為多孔碳材料乙炔黑，活性炭，導(dǎo)電炭黑，天然石墨，人工石墨，活性碳纖維，碳布，碳納米管，硬碳，碳氣凝膠，石墨烯中的一種或兩種以上混合。本專利技術(shù)中所采用的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、SP-Li、科琴黑、碳納米管中的一種或兩種以上混合。本專利技術(shù)中所述聚酰亞胺隔膜的厚度為5-70 μ m,優(yōu)選的為20-40 μ m ；其孔隙率為 50-95%，優(yōu)選的為 90-95%。所述的溶劑可以是去離子水或有機溶液，根據(jù)上述組分的相溶性進行選擇。所述電解液為有機電解液，其中的電解質(zhì)為為四氟硼酸鋰、四氟硼酸四乙基胺、四甲基四氟硼酸胺、四丙基四氟硼酸胺、四丁基四氟硼酸胺、三甲基乙基四氟硼酸胺、二乙基二甲基四氟硼酸胺、N-乙基-N-甲基吡咯烷四氟硼酸胺、六氟磷酸鋰、四乙基六氟磷酸胺、 四甲基六氟磷酸胺、四丙基六氟磷酸胺、四丁基六氟磷酸胺、三甲基乙基六氟磷酸胺、三乙基甲基六氟磷酸胺、二乙基二甲基六氟磷酸胺中的一種或多種任意結(jié)合；其中有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、Y-丁內(nèi)酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、 碳酸甲丙酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙腈中的一種或兩種以上混合，電解質(zhì)的濃度為 0. 3mol/L-4mol/L0一種聚酰亞胺超級電容器的制備方法，其包括以下步驟(1)極片的制備將多孔碳材料、導(dǎo)電劑、膠黏劑、溶劑按比例混合均勻，制備成粘度為的1500cpS-8500cpS電極漿料后，涂覆在導(dǎo)集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、分切、制片，得到正、負極片；(2)電芯的制備將正、負極片用聚酰亞胺隔膜按照卷繞或疊加的方式制備成電芯，聚酰亞胺隔膜絕緣隔開極片；(3)注液封裝將電芯中的正、負極片入殼，并分別連接導(dǎo)針，導(dǎo)針從容器殼體穿出，然后注入電解液，密封，得到聚酰亞胺超級電容器。本專利技術(shù)中所述的集流體為不銹鋼箔、不銹鋼網(wǎng)、鋁箔、鋁網(wǎng)、鎳箔和泡沫鎳中的一種。本專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器可以制成鋁殼包裝的電容器也可以制成塑膜軟包裝的電容器。相比現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益效果在于本專利技術(shù)所制備的聚酰亞胺超級電容器其能量密度>5. 6wh/kg，功率密度>6500w/kg，其耐熱性能大大提高，循環(huán)性能優(yōu)良；并且本專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器電化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好，使用溫度范圍廣，可應(yīng)用在電動汽車、電動工具、混合動力汽車、太陽能儲能等領(lǐng)域。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步詳細說明。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器機構(gòu)示意圖。具體實施例方式如圖1所示，本專利技術(shù)的聚酰亞胺超級電容器，包括容器殼體1，電解液和電芯，所述電芯按照聚酰亞胺隔膜5、正極片2、聚酰亞胺隔膜4、負極片3的順序卷繞或疊放封裝在容器殼體1內(nèi)，其中正極片2和負極片3通過將正、負極漿料附著在集流體上制成，正、負極片分別連接導(dǎo)針6和導(dǎo)針7，導(dǎo)針6和導(dǎo)針7從容器殼體內(nèi)穿出，所述正、負極漿料由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成多孔炭材料15%-45%，導(dǎo)電劑0. 5%-10%，膠黏劑1%-15%，溶劑 30%-70%。—種聚酰亞胺超級電容器的制備方法，其包括以下步驟(1)極片的制備將多孔碳材料、導(dǎo)電劑、膠黏劑、溶劑按比例混合均勻，制備成具粘度為的1500cpS-8500cpS電極漿料后，涂覆在導(dǎo)集流體上，經(jīng)烘干、碾壓、分切、制片，得到正、 負極片；(2)電芯的制備將正、負極片用聚酰亞胺隔膜按照卷繞或疊加的方式制備成電芯，聚酰亞胺隔膜絕緣隔開極片；(3)注液封裝將電芯中的正、負極片入殼，并分別連接導(dǎo)針，導(dǎo)針從容器殼體穿出，然后注入電解液，密封，得到聚酰亞胺超級電容器。實施例1 (1)極片的制作將總質(zhì)量為IOOOg的活性炭、導(dǎo)電炭黑、膠黏劑、去離子水按質(zhì)量比為 45 10 15 30的比例混合，在真空攪拌機中調(diào)成均勻的的漿料，漿料的粘度為8500cps，將該漿料均勻地涂覆在鋁箔上，然后在90-10(TC下烘干、碾壓、冷卻后裁切，正極裁切為98mm 長、12. 5mm寬，負極裁切為115mm長、12. 5mm寬，其面密度為90m2/g。(2)電芯的制備選用厚度為20um的聚酰亞胺隔膜，按照聚酰亞胺隔膜、正極片、 聚酰亞胺隔膜、負極片的順序依次疊加卷繞成卷。(3)注液封裝將上述電芯放入直徑為10mm、高度為20mm的鋁制容器殼體內(nèi)，并注入電解液，電解液中溶質(zhì)為四氟硼酸四乙基胺，溶劑為乙腈，電解液的濃度為0. 3mol/L，密封后按照常規(guī)方式化成，得到鋁包裝聚酰亞胺超級電容器。超級電容器性能檢測化成后進行性能檢本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
導(dǎo)針從容器殼體內(nèi)穿出，所述正、負極漿料由按質(zhì)量百分比計的以下組分組成：多孔炭材料１５％－４５％，導(dǎo)電劑０．５％－１０％，膠黏劑１％－１５％，溶劑３０％－７０％。１．一種聚酰亞胺超級電容器，包括容器殼體，電解液和電芯，其特征在于：所述電芯按照聚酰亞胺隔膜、正極片、聚酰亞胺隔膜、負極片的順序依次卷繞或疊放封裝在容器殼體內(nèi)，其中正極片和負極片通過將正、負極漿料附著在集流體上制成，正、負極片分別連接導(dǎo)針，

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：呂曉義，李曉燕，王琦，桑玉貴，匡曉明，任金生，
申請(專利權(quán))人：深圳市惠程電氣股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：94