一種高孔隙率高電導率多孔電極、其批量製造工藝及採用該多孔電極的贗電式超級電容器的製造方法
2023-05-20 19:07:11
一種高孔隙率高電導率多孔電極、其批量製造工藝及採用該多孔電極的贗電式超級電容器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電極，特別涉及一種高孔隙率高電導率多孔電極、其批量製造工藝及採用該多孔電極的贗電式超級電容器。一種高孔隙率高電導率多孔電極，該多孔電極是由碳材料與粘結劑、成孔劑和分散劑混合後的漿料乾燥後經分級多次輥壓形成成型碳膜、烘烤得到，多孔電極呈三維網絡多孔結構，孔徑分布在0.1~50μm之間，多孔電極的厚度為0.3~5mm，孔隙率≥70%。該多孔電極具有較為特殊的微孔結構以及較高的孔隙率，孔徑分布集中在幾微米到50微米範圍內，電極孔隙率達到70%以上。本發明的多孔電極為平面結構，具有柔韌性好，能彎曲的優點。而現有的各種電極由於電極材料緻密、脆性大，因此具有孔徑小、大孔孔隙率小，易碎的缺陷。
【專利說明】一種高孔隙率高電導率多孔電極、其批量製造工藝及採用該多孔電極的贗電式超級電容器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電極，特別涉及一種高孔隙率高電導率多孔電極、其批量製造工藝及採用該多孔電極的贗電式超級電容器。
【背景技術】
[0002]隨著全球氣候變暖，資源缺乏，全世界各個國家和地區都在研發新的綠色環保型能源，而超級電容器生產所用的材料普遍為綠色環保。超級電容器由於具有廣泛的應用前景和巨大的潛在市場而成為國際能源領域的研究熱點。由於超級電容器具有充放電速度快、對環境無汙染、循環壽命長等優點，有希望成為本世紀新型的綠色能源。正因為超級電容器的許多顯著優勢，在汽車(特別是電動汽車、混合燃料汽車和特殊載重車輛)、電力、鐵路、通信、國防、消費性電子產品等方面有著巨大的應用價值和市場潛力，因而被世界各國所廣泛關注。超級電容器在混合能源汽車中所起的作用十分重要。混合能源技術中有很多應用將使用替代能源，例如太陽能、風能或者燃料電池。但是由於能量來源本身的特性，決定了這些發電的方式往往具有不均勻性，電能輸出容易發生變化。這就需要使用一種緩衝器來存儲能量。在上述使用替代能源技術的汽車中，超級電容器是一種新型的關鍵部件。
[0003]在採用燃料電池供電的汽車中，如果結合使用超級電容器，那麼燃料電池就可以滿足持續供電需求，而不僅僅是峰值供電。除了能夠滿足峰值供電的需求外，超級電容器還具有其他元件無法比擬的響應時間。將超級電容器的強大性能和燃料電池結合起來，可以得到尺寸更小、重量更輕、價格更低廉的燃料電池系統。
[0004]超級電容器還可以與氫燃料電池完美結合，使正處於研發階段的氫燃料電池能夠應用於多個領域。例如氫燃料電池汽車，由於在加速過程中需要的能量比勻速行駛時要高得多。如果沒有能量存儲器，氫燃料電池就要做得很大，以滿足最高的峰值能量需求，其成本就會大得無法忍受。通過將過剩的能量存儲在能量存儲器中，就可以在短時間內通過存儲器提供所需的峰值能量。
[0005]超級電容器在電動客車中的作用尤為巨大。鑑於無軌電車架空線的「視覺汙染」以及「機動性差」、「規劃困難」三大難題，致使無軌電車在我國日益遭遇冷落。但由於石油緊張和汽車尾氣排放帶來的能源危機和環境汙染問題日益凸現，使用汽車也非理想選擇，致使城市公共運輸的發展陷入了兩難的尷尬境地。而超級電容公交電車的出現，有效解決了這一難題。超級電容器已成為改善傳統電車缺陷，發揮其零排放、節能、低成本、低噪音等優點的一種先進的儲能裝置。超級電容公交電車是以超級電容器為動力電源的新型節能電車，車輛保持了無軌電車的優點，沒有任何排放，同時無軌無線，完全滿足了現代化綠色環保公交的需要。
[0006]新能源汽車是全球汽車行業重點關注的領域，超級電容是其要害部件。
[0007]超級電容器主要分為雙電層型超級電容器和氧化還原型超級電容器。利用雙電層電容的超級電容器能量密度太小。通過材料表面的電化學過程來獲得高容量的贗電容超級電容器本質上也是依靠電化學過程儲能，與蓄電池(例如鋰離子電池)本質上相似，所以基於贗電容的超級電容器可視為極高比功率且長壽命的蓄電池。目前已有的贗電容的產生形式有:(1)電極的表面化學吸脫附和欠電勢沉積；(2)電極表面氧化物薄膜如Ru02、Ir02、Cr304的氧化還原反應；(3)導電聚合物的摻雜和去摻雜；(4)鋰離子的表面嵌入-脫出。但現有各類型的贗電容超級電容器分別存在循環壽命差，價格昂貴等問題，尚不能滿足實用化的要求。
[0008]本發明涉及的基於薄液層氧化還原偶獲取贗電容的方式，是一種新型的性能優良的超級電容器。該新型超級電容器利用液相(溶液)中的氧化還原偶在惰性固體電極上授受電子的法拉第過程，其活性物質是惰性電極表面薄液層中可溶的氧化還原電對。充放電前後電極固相不發生化學變化和物理變化。一方面，該超級電容器不僅具有傳統超級電容器高比功率、長循環壽命和高安全性的特點，同時在價格上更具有競爭力；另一方面，由於採用液相儲能方式具有更高的比容量，因而又比現有的超電容器具有更高的比能量。
[0009]該新型超級電容器的特點表現為正負極活性物質分別儲存在正負極多孔電極微孔內，孔內電解液較好地吸附固定在微孔中，不隨意流動，將電能儲存於電極表面薄液層中具有電化學活性的化學物質中，充電時，電能轉換為薄液層中活性物質的化學能，放電時，液相中的化學能轉化為電能。傳質主要依賴擴散和電遷移，但孔隙的尺度很小，孔隙內液體中的任意點距離多孔電極固體表面都很近，傳質到多孔隙電極固體表面所需的時間很短。因此要求該多孔電極具有較為特殊的微孔結構以及較高的孔隙率，理論計算以及實驗結果表明，孔徑分布集中在幾微米到50微米範圍內的微孔結構適合該新型超級電容器的高放電倍率需要，同時為了保證高比容量的需要，電極孔隙率需要達到70%以上。要滿足高功率大電流充放電，要求多孔電極具有較好的導電性，以及較大的比表面積以提供氧化還原反應的場所。因此，開發批量製備孔徑及孔徑分布可調的多孔電極的工藝對該新型超級電容器的產業化至關重要。
[0010]中國專利CN103274386A提出了製造多孔電極的配方以及實驗室少量製備多孔電極的方法，生產效率低；未解決規模化、工業批量化製備多孔電極的製造工藝，且未解決批量製備多孔電極的設備選擇問題。
【發明內容】
[0011]本發明提供一種具有高孔隙率、合適孔徑、高電導率、高電化學活性和穩定性的高孔隙率高電導率多孔電極。
[0012]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0013]一種高孔隙率高電導率多孔電極，該多孔電極是由碳材料與粘結劑、成孔劑和分散劑混合後的漿料乾燥後經分級多次輥壓形成成型碳膜、烘烤得到，多孔電極呈三維網絡多孔結構，孔徑分布在0.1?50 μ m之間，多孔電極的厚度為0.3?5mm，孔隙率> 70%。該多孔電極具有較為特殊的微孔結構以及較高的孔隙率，孔徑分布集中在幾微米到50微米範圍內，電極孔隙率達到70%以上。本發明的多孔電極為平面結構，具有柔韌性好，能彎曲的優點。而現有的各種電極由於電極材料緻密、脆性大，因此具有孔徑小、大孔孔隙率小，易碎的缺陷。
[0014]作為優選，所述的碳材料選自活性炭、活性炭纖維、碳短切纖維、碳纖維粉、碳納米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、富勒烯C60、炭黑、超導電炭黑Super-P、KS-6中的一種或幾種的組合。碳材料即導電性好的單質碳粉。
[0015]作為優選，所述的粘結劑加入量為碳材料重量的5?20%。所述的成孔劑的加入量為碳材料和粘結劑總重量的0.001?50%，成孔劑的含量不為零。分散劑的加入量為碳材料和粘結劑總重量的160?350%。
[0016]作為優選，所述的粘結劑是聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚偏氟氯乙烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一種或者幾種的組合；所述的成孔劑包括有機成孔劑聚乙二醇(PEG)、偶氮化合物、磺醯肼類化合物、亞硝基化合物、無機成孔劑碳酸鹽中的一種或幾種的組合；所述的聚乙二醇的分子量優選為200?10000。聚乙二醇的優勢請詳述。所述的無機成孔劑碳酸鹽是碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸氫銨中的一種或幾種的組合；所述的分散劑是醇類、丙酮、氮甲基吡咯烷酮、去離子水中的一種或者幾種的組合。醇類選自乙醇、乙二醇、丙醇、丙三醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇中的一種或者幾種。
[0017]作為優選，多孔電極的厚度為0.3?5mm。電極厚度越薄，贗電式超級電容器的能量密度越低、功率密度越高、內阻越小、循環壽命越長。
[0018]一種所述的多孔電極的批量製造工藝，該工藝包括如下步驟:1)將粉末狀的碳材料與粘結劑、成孔劑和分散劑混合，形成漿料；2)將步驟1)中的漿料均勻鋪展，然後乾燥、粉碎、過篩，得到混合粉末；3)對步驟2)所得混合粉末進行分級多次輥壓，直至粉末成型為碳膜，烘烤後即得可控孔徑及孔徑分布的多孔電極。與現有電極的製備方法相比，上述方法由於碳膜成型具有連續化、高效的特點；可通過調節輥隙方便地調節多孔電極密度、孔徑及孔徑分布。
[0019]作為優選，步驟1)中，所述的攪拌設備是雙行星攪拌機或者高速剪切分散機。步驟2)中，乾燥方法是常溫常壓乾燥、真空乾燥、噴霧乾燥、冷凍乾燥中的一種；粉碎方法是碾壓粉碎、球磨粉碎、剪切粉碎中的一種。
[0020]作為優選，步驟2)中，所述的過篩採用200?1200目的篩網，優選鋼篩。
[0021]作為優選，步驟3)中，所述的分級多次輥壓採用對輥機進行，輥壓次數為2?8次，對輥機間隙範圍為0.3?10mm。
[0022]作為優選，步驟3)中，所述的烘烤是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤溫度為100?500°C，烘烤時間為2?24h。
[0023]一種含有所述的多孔電極的贗電式超級電容器。所涉及的贗電式超級電容器將電能儲存於電極表面薄液層中具有電化學活性的化學物質中。該超級電容器通過本發明製得的多孔電極內外表面附近的薄液層中的電化學活性物質的氧化還原反應為主要能量的存儲方式。該贗電式超級電容器包括至少一組表面塗覆了導電碳層的正負電極集流體、粘結在集流體上的多孔電極層、吸附在電極孔隙裡的電解液、隔離膜和外殼。
[0024]本發明的高孔隙率高電導率多孔電極，主要是針對基於薄液層氧化還原偶獲取贗電容的超級電容器，為滿足該新型超級電容器的高放電倍率、高比容量需要，要求多孔電極具有較好的導電性，合理的孔徑及孔徑分布，具有較大的比表面積以提供氧化還原反應的場所，電極孔隙率需要達到70%以上。本發明的多孔電極製造方法，工藝簡單，易於批量化生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明實施例1製備多孔電極的步驟⑶分級多次輥壓示意圖；
[0026]圖2是本發明實施例1製備的多孔電極的SEM圖，在圖2中，標尺為5μπι ;
[0027]圖3是本發明實施例1製備的多孔電極的SEM圖，在圖3中，標尺為100 μ m ;
[0028]圖4是典型的單片式贗電式電容器的結構示意圖；
[0029]圖5是典型的多片式串、並聯贗電式電容器的結構示意圖；
[0030]圖6是單片式贗電式電容器的循環壽命測試曲線；
[0031]圖中:集流體1，導電碳層2，粘結層3，多孔電極4，離子選擇通過膜5，第二多孔電極6，第二粘結層7，第二導電碳層8，第二集流體9，第三導電碳層10，第三粘結層11，第三多孔電極12，第二離子選擇通過膜13，第四多孔電極14，外接極耳15，鋁塑膜16。
【具體實施方式】
[0032]下面通過具體實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施並不局限於下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護範圍。
[0033]在本發明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所採用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
[0034]多孔電極的製備方法如下:
[0035](1)將碳納米管(CNTs)、導電炭黑分別在100°C乾燥24h ；
[0036](2)按質量比叫(CNTs):m2 (導電炭黑)=n(n= 1?9)將碳納米管和導電炭黑混合併攪拌均勻；
[0037](3)將粘結劑PTFE乳液(固含量X = 10?60% )、成孔劑PEG-400、分散劑去離子水按質量比m3:m4:m5 = 0.6?1.2:1.6?2.0:16?40混合均勻；
[0038](4)將(3)中溶液按質量比m3= 5?20%加入(2)中混合粉末中，用攪拌設備攪拌均勻(攪拌機線速度Y = 10?50m/s,攪拌時間t = 24?48h)；
[0039](5)將攪拌好的漿料轉移到託盤中，震動託盤使漿料均勻鋪展成一定厚度(厚度d=4 ?15mm)；
[0040](6)將託盤放置在乾燥設備中，設定加熱溫度為?\ = 15?60°C，乾燥；
[0041](7)將(6)中樣品用罐磨機粉碎、用200目的鋼篩過篩；
[0042](8)調節輥壓機的間隙δ = 0.2?3mm，輥溫T = 30?80°C，將(7)粉末分級多次輥壓，分級多次輥壓示意圖見圖1，得到具有所需厚度的碳膜；
[0043](9)將⑶中碳膜真空烘烤24h(T2 = 200°C )、切片，即得成品多孔電極。
[0044]實施例1多孔電極的製備
[0045]以碳納米管為碳材料，PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳納米管與PTFE的質量比為95: 5，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的40%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為1mm的電極片，極片柔韌具有較好的機械強度，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中180°C烘燒3h。實施例1製備的碳納米管多孔電極的掃描電鏡圖分別見圖2和圖3，圖2中的標尺為5 μ m ;圖3中的標尺為100 μ m。多孔電極平均孔徑為0.1?2 μ m，孔徑分布均勻。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到80%。
[0046]實施例2
[0047]以石墨烯為碳材料，PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，石墨烯與PTFE的質量比為90: 10，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的40%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為1mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中150°C烘燒5h。多孔電極平均孔徑為10?50 μ m，孔徑分布均勻。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到85%。
[0048]實施例3
[0049]以碳納米管和石墨烯混合物為碳材料，碳納米管與石墨烯質量比為3: 1，PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為95: 5，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的40%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為1mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中180°C烘燒3h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到83%。
[0050]實施例4
[0051]以碳納米管和Super-P混合物為碳材料，碳納米管與Super-P質量比為9: 1,PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為95: 5，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的30%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為1mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中180°C烘燒8h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到85%。
[0052]實施例5
[0053]以碳納米管和Super-P混合物為碳材料，碳納米管與Super-P質量比為3: 1,PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為99: 1，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的20%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為1mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中200°C烘燒12h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到90%。
[0054]實施例6
[0055]以碳納米管為碳材料，PTFE乳液為粘結劑，碳材料與PTFE的質量比為80: 20，將以上兩種材料共混，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的30%，加乙二醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為2mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在馬弗爐中250°C烘燒2h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率為80%。
[0056]實施例7
[0057]以碳納米管和Super-P混合物為碳材料，碳納米管與Super-P質量比為9: 1,PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為85: 15，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的30%，將以上三種材料共混，加乙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為0.5mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中150°C烘燒3h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到82%。
[0058]實施例8
[0059]以碳納米管為碳材料，PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為97: 3，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的60%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為0.5mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中100°C烘燒10h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到87.5%。
[0060]實施例9
[0061]以碳納米管和活性炭混合物為碳材料，碳納米管與活性炭質量比為3: 1，PTFE乳液為粘結劑，聚乙二醇400為造孔劑，碳材料與PTFE的質量比為90: 10，聚乙二醇的質量為前兩者質量總和的100%，將以上三種材料共混，加異丙醇分散攪拌均勻，經烘乾、粉碎、過篩製備碳粉末前驅物，然後進行分級多次滾壓製成厚度為0.5mm的電極片，表面均勻，按電池電極尺寸進行裁切，放置在烘箱中350°C烘燒2h。製成的多孔電極孔吸液性能好，孔隙率達到80%。
[0062]實施例10單片式贗電容的製備
[0063](1)利用銅箔做集流體1和第二集流體9，分別在單面塗布導電碳層2和第二導電碳層8，金屬箔有預留極耳，通過轉接焊外接具有熱封膠的外接極耳15 ；
[0064](2)碳納米管材料添加粘結劑和成孔劑通過手工碾壓製得具有一定孔隙率的多孔電極4和第二多孔電極6，也就是浸吸電化學活性溶液的載體，既有良好的導電性，又有電化學惰性，其對電極活性溶液具有化學穩定性；
[0065](3)集流體塗布導電碳層的面和多孔電極之間放置具有熱敏粘性的導電混合物，形成粘結層3和第二粘結層7，通過熱壓把集流體和多孔電極粘結到一塊；此粘結導電層的厚度要大於等於30 μ m，密度要大於等於lg/cm2，以阻止酸性活性溶液對集流體的腐蝕；
[0066](4)往正多孔電極充滿正電極活性溶液，往負多孔電極充滿負電極活性溶液，電極注滿液體後，其所注溶液不再流動；
[0067](5)正負電極之間置離子選擇通過膜5 ；
[0068](6)用疊片的方法把正負電極、隔膜組裝成電容芯，緊固；
[0069](7)根據電容芯的大小選擇鋁塑膜16，衝凹坑；
[0070](8)把電容芯置於衝坑鋁塑膜中，然後把鋁塑膜封邊，就製得單片式贗電容，其結構如圖4所示。
[0071]採用實施例1製得的多孔電極片，組裝成圖4所示的高充放電倍率液相儲能電池，進行充放電循環測試，正極電解液為:2mol/L V0S04+2mol/L H2S04，負極電解液為:lmol/LV2 (S04) 3+2mol/L H2S04,隔膜為PVP-PES自製陰離子交換膜，集流體為自製聚合物-碳導電複合集流體。圖6為電池的充放電曲線圖，由圖6中可知，採用該多孔電極的高充放電倍率液相儲能電池可以達到長壽命充放電循環，性能穩定。
[0072]實施例11多片式串聯軟包贗電式電容器
[0073]製作多片式串聯軟包贗電式電容器，多孔電極的製作方法和實施例1相同，不同的地方就是集流體金屬箔雙面塗布導電碳層，然後粘結正負多孔電極，這樣正負極可以使用一片集流體，通過疊片的方法實現電極串聯軟包贗電容。
[0074]該產品的具體示意圖如圖5所示，集流體1單面塗布導電碳層2，集流體有預留極耳，通過轉接焊外接具有熱封膠的外接極耳，粘結層3粘結多孔電極4，然後是離子選擇通過膜5，集流體9雙面塗布第二導電碳層8和第三導電碳層10，通過第二粘結層7和第三粘結層11分別粘結第二多孔電極6和第三多孔電極12，13為第二離子選擇通過膜，14為第四多孔電極，以此類推，通過疊片就可以組成串聯電容芯。多孔電極4、第二多孔電極6、第三多孔電極12、第四多孔電極14分別是正多孔電極、負多孔電極、正多孔電極、負多孔電極；其中，最外層的正負電極可以只做成單面電極，留有極耳15，中間的雙面電極不留極耳，正負多孔電極注正負電極溶液，極耳轉接帶有熱封膠的外接極耳，最後用鋁塑膜16封裝，就製成了高電壓多電極串聯贗電容。
[0075]實施例12多片式並聯贗電式電容器
[0076]製作多片式並聯贗電式電容器，製作工藝和實施例2類似，不同的就是雙面電極的兩面都是做正極或都做負極，每片極片都要有預留極耳，保證大電流放電能力，最後疊加到一塊的正負預留極耳分別做轉接焊，外接帶熱封膠層的外接極耳。產品的具體示意圖如圖5所示，集流體1單面塗布導電碳層2，粘結層3粘結多孔電極4，然後是離子選擇通過膜5，第二集流體9雙面塗布第二導電碳層8和第三導電碳層10，通過第二粘結層7和第三粘結層11分別粘結第二多孔電極6和第三多孔電極12，13為第二離子選擇通過膜，14為第四多孔電極，以此類推，通過疊片就可以組成並聯電容芯。多孔電極4、第二多孔電極6、第三多孔電極12、第四多孔電極14分別是正多孔電極、負多孔電極、負多孔電極、正多孔電極；
[0077]其中，最外層的電極可以只做成單面電極，正負多孔電極注正負電極溶液，所有集流體均預留極耳，極耳15轉接帶有熱封膠的外接極耳，最後用鋁塑膜16封裝，就製成了大電流多電極並聯贗電容。
[0078]以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
【權利要求】
1.一種高孔隙率高電導率多孔電極，其特徵在於:該多孔電極是由碳材料與粘結劑、成孔劑和分散劑混合後的漿料乾燥後經分級多次輥壓形成成型碳膜、烘烤得到，多孔電極呈三維網絡多孔結構，孔徑分布在0.f 50 μ m之間，多孔電極的厚度為0.3?5mm，孔隙率^ 70%ο
2.根據權利要求1所述的高孔隙率高電導率多孔電極，其特徵在於:所述的碳材料選自活性炭、活性炭纖維、碳短切纖維、碳纖維粉、碳納米管、石墨、乙炔黑、石墨烯、富勒烯C60、炭黑、Super-P> KS-6中的一種或幾種的組合。
3.根據權利要求1所述的高孔隙率高電導率多孔電極，其特徵在於:所述的粘結劑加入量為碳材料重量的5?20%。
4.根據權利要求1所述的高孔隙率高電導率多孔電極，其特徵在於:所述的粘結劑是聚四氟乙烯(PTFE)乳液、聚偏氟乙烯乳液、聚偏氟氯乙烯乳液、聚丙烯酸乳液、聚氨酯乳液中的一種或者幾種的組合；所述的成孔劑選自有機成孔劑聚乙二醇(PEG)、偶氮化合物、磺醯肼類化合物、亞硝基化合物或無機成孔劑碳酸鹽中的一種或幾種的組合；所述的分散劑是醇類、丙酮、氮甲基吡咯烷酮和去離子水中的一種或者幾種的組合。
5.根據權利要求1所述的高孔隙率高電導率多孔電極，其特徵在於:多孔電極的厚度為 0.3?5mm。
6.一種權利要求1所述的多孔電極的批量製造工藝，其特徵在該工藝包括如下步驟: 1)將粉末狀的碳材料與粘結劑、成孔劑和分散劑混合，形成漿料； 2)將步驟I)中的漿料均勻鋪展，然後乾燥、粉碎、過篩，得到混合粉末； 3)對步驟2)所得混合粉末進行分級多次輥壓，直至粉末成型為碳膜，烘烤後即得可控孔徑及孔徑分布的多孔電極。
7.根據權利要求6所述的批量製造工藝，其特徵在於:步驟2)中，所述的過篩採用200?1200目的篩網。
8.根據權利要求6所述的批量製造工藝，其特徵在於:步驟3)中，所述的分級多次輥壓採用對輥機進行，輥壓次數為2?8次，對輥機間隙範圍為0.3?10mm。
9.根據權利要求6所述的批量製造工藝，其特徵在於:步驟3)中，所述的烘烤是在烘箱或者真空烤箱中完成，烘烤溫度為10(T50(TC，烘烤時間為2?24h。
10.一種含有權利要求1所述的多孔電極的贗電式超級電容器。
【文檔編號】H01G11/86GK104425134SQ201410632296
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】楊貞勝, 柯克, 汪勇, 汪彥龍 申請人:超威電源有限公司