一种超级电容器用涂层铝箔的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种超级电容器用涂层铝箔的制备方法，包括导电浆料配置、涂布和涂层铝箔烘烤固化三个步骤，所述导电浆料配置依次包括如下子步骤：S1、将导电剂均匀分散在分散液中；S2、加入预定粘结剂，进行高速分散；S3、将溶剂和助剂先后加入S2获得的混合物中并进行搅拌稀释。经过以上步骤获得的超级电容器用涂层铝箔。一方面在保持其原有铝箔机械性能的前提下，通过预涂覆导电层，获得期望的铝箔表面粗糙度，达到增强铝箔集流体和电极的粘结力目的，并可降低活性炭与集流体的接触内阻；另一方面，本发明相比常规腐蚀铝箔所采用的电化学微腐蚀工艺技术，工艺比较简单、可操作性强，同时具有环境友好、性价比高的优点。
【专利说明】一种超级电容器用涂层铝箔的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超级电容器【技术领域】，特别是涉及一种超级电容器用涂层铝箔的制备 方法。
【背景技术】
[0002] 超级电容器是介于二次电池和普通电解电容器之间的新型储能装置，由于超级电 容器具有高功率、工作温度范围宽广、高使用寿命、可靠性高及环境友好等特点，因此被广 泛应用于混合动力汽车、轨道交通、风力发电等储能领域。超级电容器可分为电化学混合电 容器和双电层电容器两种类型，目前商业主流超级电容器产品主要指炭基双电层电容器， 由正负极活性材料、集流体、电解液、隔膜、外壳及引出端子组成。
[0003] 等效串联内阻是衡量超级电容器性能的主要指标之一，主要包括活性材料本身内 阻、电解液内阻及活性炭与集流体的接触内阻。目前超级电容器用集流体主要为经表面腐 蚀处理的刻蚀铝箔，原因在于传统铝箔后表面光滑，与活性材料粘结的结合力低，导致铝箔 和活性炭材料的接触内阻增大，而通过对铝箔表面进行刻蚀，增大铝箔表面粗糙度，从而可 有效降低活性炭与集流体的接触内阻，从而降低等效串联内阻。然而现阶段经过电化学腐 蚀表面处理的刻蚀铝箔，存在工艺污染严重，成本高，集流体机械性能差等问题。
[0004] 以上【背景技术】内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不 必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日 已经公开的情况下，上述【背景技术】不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种超级电容器用涂层铝箔的制备方法，以解决上述现有 腐蚀铝箔所采用的电化学微腐蚀工艺技术所存在的污染严重、成本高昂及集流体机械性 能差的问题。
[0006] 为此，本发明提出一种超级电容器用涂层铝箔的制备方法，包括导电浆料配置、涂 布和涂层铝箔烘烤固化三个步骤，所述导电浆料配置依次包括如下子步骤：
[0007]Sl、将导电剂均匀分散在分散液中；
[0008] S2、加入预定粘结剂，进行高速分散；
[0009]S3、将溶剂和助剂先后加入S2获得的混合物中并进行搅拌稀释。
[0010] 优选地，本发明还可以具有如下技术特征：
[0011] 所述导电浆料包括如下重量百分含量的组分：导电剂5%?20%，粘结剂10%? 25%，分散液60%?74%，溶剂5%?20%，助剂0· 2%?2%。
[0012] 本发明与现有技术对比的有益效果包括：经过以上步骤获得的超级电容器用涂层 铝箔，可在保持其原有机械性能的前提下，获得期望的铝箔表面粗糙度，有效降低活性炭与 集流体的接触内阻，从而降低等效串联内阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明【具体实施方式】的流程图；
[0014] 图2A是本发明【具体实施方式】的可形成线接触或面接触的高效导电网络的高纯度 导电碳黑的导电形态示意图；
[0015] 图2B是一个对比例的形成非线接触或面接触的导电碳黑的导电形态示意图；
[0016] 图2C是另一个对比例的形成非线接触或面接触的导电碳黑的导电形态示意图。
【具体实施方式】
[0017] 涂层铝箔是采用适当的涂布方式，将高导电浆料均匀的涂覆在铝箔集流体上制作 而来。
[0018] 通过在铝箔上涂覆一层导电材料，增大了集流体表面的粗糙度，从而有效提高了 活性材料与集流体的粘结性能，同时增强集流体的抗氧化能力，降低活性炭与集流体的接 触内阻，最终达到降低超级电容器等效串联内阻的目的。由于涂层铝箔主要采用物理涂覆 的方法制作，因工艺比较简单、可操作性强，同时具有环保、性价比高的优点。
[0019] 涂层铝箔工艺简单，可操作性强。整个工艺流程包含导电浆料配置、涂布、涂层铝 箔烘烤固化三个工艺步骤，如图1所示，并具体说明如下：
[0020] 一、导电涂料配置
[0021] 导电涂料分别由导电剂、粘结剂、分散液、溶剂、助剂按一定比例配制成。在浆料配 置过程中，先将导电剂均匀分散在分散液中，再按预定的量加入粘结剂，进行高速分散，最 后先后加入溶剂和助剂进行搅拌稀释后完成。
[0022] 举例如下：
[0023] (1)将导电剂加入到分散溶液中并进行搅拌，搅拌时间为30分钟，制成混合物A;
[0024] (2)将粘结剂加入混合物A中并进行搅拌，搅拌时间为60分钟，制成混合物B;
[0025] (3)将溶剂和助剂加入混合物B中并进行搅拌，搅拌时间为20分钟。优选的，在搅 拌期间还进行真空除泡，最后制成导电涂料。
[0026] 配比可为：导电剂、粘结剂、分散液、溶剂和助剂分别为10%、15%、70%、10%和 1%。当然，配比并不局限于此，各组分及含量可在以下范围内选择，组合使用：
[0027] 导电剂：5%?20%
[0028] 粘结剂：10% ?25%
[0029] 分散液：60% ?74%
[0030] 溶剂：5%?20%
[0031] 助剂：0.2%?2%。
[0032] 所述的导电剂材料可为导电炭黑、导电石墨、导电碳纤维中的一种，或两种以上的 复合导电材料。其颗粒直径为150?350目，优选为200?325目。
[0033] 所述粘结剂可为聚丙烯酸类聚合物。
[0034] 所述分散溶液可为醇类化合物，如乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中的一种或几种混合 物。
[0035] 所述溶剂可为去离子水。
[0036] 所述助剂可为酮类化合物，如丁酮、丙酮中的一种或两种混合物。
[0037] 二、导电涂料涂布
[0038] 采用适当的涂布方式将已分散好的导电涂料均匀涂布在铝箔表面，所述的涂布方 式可采用微凹版印刷涂布或挤压式喷涂涂布工艺，以保证涂布后的表面粗糙度满足要求。 涂层铝箔的涂层厚度优选为〇· 5um?lOum，以便获得适当的表面粗糙度。
[0039] 三、涂层铝箔烘烤
[0040] 最后，对涂层铝箔的导电涂层进行烘烤，待涂层中的溶剂完全蒸发后，得到最终的 涂层铝箔。
[0041] 本实施例中，所述的导电涂层烘烤温度范围为40°C?120°C;所述的烘烤时间为2 分钟?1000分钟。
[0042] 本实施例的超级电容器用涂层铝箔具备如下特点：
[0043] (1)涂层铝箔主要采用物理涂覆的方法制作，工艺简单、可操作性强，批量化生产 比较容易实现；
[0044] (2)涂层铝箔制作成本低廉；
[0045] (3)涂层错猜通过提1?集流体表面的粗糖度，能有效提1?了活性材料与集流体的 粘结性能；
[0046] (4)涂层铝箔降低活性炭与集流体的接触内阻，最终达到降低超级电容器等效串 联内阻的目的；
[0047] (5)涂层铝箔由于表面覆盖一层导电材料，避免了集流体表面和活性炭及电解液 材料直接接触，因此可增强集流体的抗氧化能力，提高超级电容器的性能稳定性。
[0048] 虽然具有诸多好处，但由以上方法制备的涂层铝箔，因为涂层中包含有粘结剂、溶 剂和助剂等，导电剂是分散于其中的，会影响其导电能力。为了进一步提升其导电性能，所 述导电剂优选采用可形成线接触或面接触的高效导电网络的高纯度导电碳黑。如Carbor^ ECP，因其具有独特的支链状形态，容易与活性物质之间充分接触，形成高效导电网络（如 图2A所示，而其它导电炭黑的导电形态则如图2B或图2C所示），因而只需较少的添加量即 可达到很高的导电率。此外，Carbm#ECP在充放电过程中电阻不会因为受热膨胀而体积 增加，这在制作成集流体使用时能够更加有效的保证其与活性物质之间的充分接触。
[0049] 本实施例中，所述高纯度导电碳黑Carbcm*ECP的孔体积（DBP)为 330-380ml/100g，水份〈1 %wt，表观密度为22-35g/cm3,颗粒直径为200?325目，纯度 >80%。
[0050] 本领域技术人员了解，导电剂并不局限于所述Carbon·ECP，只要其作为涂层成分 时可形成线接触或面接触这样的高效导电网络即可。
[0051] 本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是 用来描述一个或多个特定实施方式。
[0052] 尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白， 可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特 定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受 限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同 物。
【权利要求】
1. 一种超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于；包括导电浆料配置、涂布和 涂层铅铅烘烤固化H个步骤，所述导电浆料配置依次包括如下子步骤： 51、 将导电剂均匀分散在分散液中； 52、 加入预定粘结剂，进行高速分散； 53、 将溶剂和助剂先后加入S2获得的混合物中并进行揽拌稀释。
2. 如权利要求1所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述导电浆 料包括如下重量百分含量的组分： 导电剂5%?20%， 粘结剂10%?25%， 分散液60 %?74%， 溶剂5%?20%， 助剂0. 2%?2%。
3. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述步骤S3 中揽拌的同时还进行真空除泡。
4. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述导电剂 为导电炭黑、导电石墨和导电碳纤维中的一种，或两种W上的复合导电材料。
5. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述粘结剂 为聚丙帰酸类聚合物。
6. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述的分散 溶液为醇类化合物。
7. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述溶剂为 去离子水。
8. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述助剂为 丽类化合物。
9. 如权利要求2所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：经过所述涂 布步骤后获得的涂层厚度为0. 5um?lOum。
10. 如权利要求9所述的超级电容器用涂层铅铅的制备方法，其特征在于：所述涂布步 骤采用微凹版印刷涂布或挤压式喷涂涂布工艺。
【文档编号】H01G11/66GK104347278SQ201410647326
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年11月14日 优先权日:2014年11月14日
【发明者】陈杰, 陈名柱, 廖运平, 程红红, 张利 申请人:深圳市今朝时代新能源技术有限公司