一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法与流程

本发明涉及集流体，具体为一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法。

背景技术：

1、在当前倡导高质量发展的社会，全球都在关注节能环保。新能源已经成为人们谈论的热点话题之一。目前，市场上的储能元件主要分为电池和电容器。超级电容器作为新型储能器件，具有高能量密度和高功率密度。然而，如何进一步改善超级电容器的倍率性能已成为国内外学者的研究方向。

2、目前，对于超级电容器倍率性能的改善，大部分企业和研究机构还是着眼于活性材料本身及其他主要材料(电解液或者隔膜)的改性，但是收效不明显。具体而言，材料方面，先进的纳米材料比如氮掺杂石墨材料、碳纳米管等新型电极材料得到了广泛应用，其优点是高导电性，能提高电极材料的充放电速率；电解液方面，一些环保、低毒、高导电能力的电解液逐渐流行，如离子液体，具有优越的离子传输性能，可以有效地提高超级电容器的倍率性能；隔膜方面，越来越多的企业开始关注超薄、高离子电导率的薄膜，以减少离子传输距离和减小内阻。同时，制备工艺上的改进也一定程度上优化了器件的倍率性能，例如，超声波辅助制备、热还原制备等新型工艺的引入也能有效地提高电化学活性和导电性，从而提升超级电容器的倍率性能。然而，这些方法存在成本高、工艺复杂、不适用于量产等问题，这也是超级电容器储能器件没有进行大量商业化的原因之一。

3、因此，我们提出一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，包括以下步骤：

4、步骤s1：涂炭浆料的制备：将改性丁苯橡胶乳液、增稠剂和导电剂混合均匀，得到涂炭浆料；

5、步骤s2：涂炭铜箔的制备：将涂炭浆料涂布于铜箔的表面上，烘干后，得到涂炭铜箔，即涂炭集流体。

6、进一步的，所述步骤s1中改性丁苯橡胶乳液由85-90wt％丁苯橡胶、8-14wt％聚酰胺酸溶液、0.5-2.0wt％交联剂混合而成。

7、进一步的，所述聚酰胺酸溶液的固含量为15％。

8、进一步的，所述交联剂为聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种混合。

9、进一步的，所述步骤s1中增稠剂为羧甲基纤维素。

10、进一步的，所述步骤s1中导电剂为导电炭黑。

11、进一步的，所述步骤s1中改性丁苯橡胶乳液和增稠剂的质量比为(6-10)：1。

12、进一步的，所述步骤s1中改性丁苯橡胶乳液和导电剂的质量比为(1-3)：(1-2)。

13、进一步的，所述涂布工艺条件为：涂布速度30-40m/min，单层涂布面密度0.4-0.6g/m2。

14、进一步的，所述步骤s2中烘干温度为90-110℃。

15、一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体的应用，包括以下步骤：

16、步骤(1)：极片的制备：将正极活性材料、负极活性材料分别与粘结剂、导电剂和n-甲基吡咯烷酮混合均匀，得到正极活性浆料、负极活性浆料；将正极活性浆料、负极活性浆料分别涂布于涂炭集流体的表面上，在60-70℃下真空干燥24-36h，辊压紧实，得到正极极片、负极极片；

17、步骤(2)：超级电容器的组装：在惰性气体氛围内，以正极壳-正极极片-隔膜-负极极片-负极壳的装配顺序组成，并加入电解液，组装好超级电容器。

18、进一步的，所述步骤(1)中正极活性材料、负极活性材料均为活性炭。

19、进一步的，所述步骤(1)中粘结剂为聚偏氟乙烯。

20、进一步的，所述步骤(1)中导电剂为导电炭黑。

21、进一步的，所述步骤(1)中正极活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为(7-9)：(1-2)：1。

22、进一步的，所述步骤(1)中负极活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为(7-9)：(1-2)：1。

23、进一步的，所述步骤(1)中n-甲基吡咯烷酮的质量为活性材料、粘结剂和导电剂总质量的10-12倍。

24、进一步的，所述步骤(2)中正极壳、负极壳的型号为cr2032。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

26、1.本发明的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，通过引入交联剂，使丁苯橡胶与聚酰胺酸之间进行交联，形成三维网状导电框架，导电剂嵌设于三维网络导电框架中，形成三维导电网络，从而在提高涂炭浆料与铜箔的粘结性的基础上提升涂炭浆料的导电性能。

27、2.本发明的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，通过将改性丁苯橡胶乳液、增稠剂和导电剂混合均匀，得到涂炭浆料；然后将涂炭浆料涂布于铜箔的表面上，烘干后，得到涂炭集流体；最后在涂炭集流体表面上再涂覆活性材料，制作成极片，以增强集流体对活性材料进行电流收集，从而提升超级电容器的倍率性能。

28、3.本发明的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，通过从集流体的表面改性出发，有效提升了材料的倍率性能，且制备工艺简单，未来具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中改性丁苯橡胶乳液由85-90wt％丁苯橡胶、8-14wt％聚酰胺酸溶液、0.5-2.0wt％交联剂混合而成。

3.根据权利要求2所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述交联剂为聚乙二醇、聚丙二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、聚丙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中增稠剂为羧甲基纤维素。

5.根据权利要求1所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中导电剂为导电炭黑。

6.根据权利要求1所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述步骤s1中改性丁苯橡胶乳液和增稠剂的质量比为(6-10)：1；改性丁苯橡胶乳液和导电剂的质量比为(1-3)：(1-2)。

7.根据权利要求1所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述涂布工艺条件为：涂布速度30-40m/min，单层涂布面密度0.4-0.6g/m2。

8.根据权利要求1-7任一项所述制备方法制得的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体。

9.一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体的应用，其特征在于：包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中正极活性材料、粘结剂、导电剂的质量比为(7-9)：(1-2)：1。

技术总结本发明涉及集流体技术领域，具体为一种提升超级电容器倍率性能的涂炭集流体制备方法。本发明通过将改性丁苯橡胶乳液、增稠剂和导电剂混合均匀，得到涂炭浆料；然后将涂炭浆料涂布于铜箔的表面上，烘干后，得到涂炭集流体；最后在涂炭集流体的表面上分别涂覆正极活性浆料和负极活性浆料，制作成极片，以增强集流体对活性材料进行电流收集。本发明通过从集流体的表面改性出发，有效提升了材料的倍率性能，且工艺简单，未来具有广阔的应用前景。技术研发人员：颜实,唐皞,李学法,张国平受保护的技术使用者：江阴纳力新材料科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25