本發(fā)明涉及一種制備電容用導(dǎo)電膠及其制備方法，屬于鋰電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、超級電容器是一種高性能儲能器件，其原理是基于多孔碳、導(dǎo)電高分子等，在電極表面-電解質(zhì)界面進(jìn)行快速充放電來實(shí)現(xiàn)對能量的存儲，根據(jù)其儲能機(jī)理可以分為雙電層電容器與贗電容電容器。超級電容器的出現(xiàn)填補(bǔ)了傳統(tǒng)電容器與電池之間的空白，相較于傳統(tǒng)的電容器，超級電容器具有明顯的容量優(yōu)勢，同體積的情況下，超級電容器的容量可以達(dá)到傳統(tǒng)電容器的數(shù)千倍，與電池超級電容器相比其功率密度可以達(dá)到鋰電池的數(shù)百到數(shù)千倍。

2、作為一種新興的儲能器件，超級電容器具有容量大、能量密度高與環(huán)境友好的特點(diǎn)。目前市面上的超級電容器主要有紐扣型與圓柱形兩種封裝形態(tài)。這兩種結(jié)構(gòu)的電容使用場景均不相同，扣式超級電容器是一類小型化的超級電容器，在相同容量的情況下，柱式超級電容器的性能會遠(yuǎn)高于扣式超級電容器的性能，因此扣式電容器主要應(yīng)用于rtc等一些對元器件體積有嚴(yán)格限制的設(shè)備。

3、對于超級電容器性能的評價指標(biāo)主要有：容量、內(nèi)阻、自放電、漏電流、高溫負(fù)荷、循環(huán)壽命等指標(biāo)，其中高溫負(fù)荷是評價超級電容器壽命的重要指標(biāo)，通常是將串聯(lián)的電容置于70℃的烤箱中，在設(shè)定電壓下保持浮充狀態(tài)，對于常規(guī)產(chǎn)品通常要求產(chǎn)品在經(jīng)過1000h的高溫負(fù)荷后，產(chǎn)品的內(nèi)阻增長率小于400%，容量保留率大于70%。將紐扣型超級電容器與圓柱形超級電容器的高溫負(fù)荷性能進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)圓柱形超級電容器可以輕松通過此項(xiàng)測試，故增加其測試時間，并根據(jù)容量保留率低于70%判定產(chǎn)品是否失效，而對于紐扣型超級電容器，產(chǎn)品通過高溫負(fù)荷測試具有一定的壓力，產(chǎn)品的失效通常是由內(nèi)阻過高導(dǎo)致的。紐扣型超級電容器與圓柱形超級電容器所使用的活性材料與電解液是相同的，并且紐扣型超級電容器的失效機(jī)理與公開報導(dǎo)的超容失效機(jī)理并不相符。

4、紐扣型超級電容器的結(jié)構(gòu)通常由：正極殼蓋-導(dǎo)電涂層-電極-隔膜-電極-導(dǎo)電涂層-負(fù)極殼蓋組成，且產(chǎn)品內(nèi)部含有大量的有機(jī)電解液；通過大量的實(shí)驗(yàn)測試我們發(fā)現(xiàn)，紐扣型超級電容器的高溫負(fù)荷性能偏低主要是受到導(dǎo)電涂層的影響，目前市面上的紐扣型超級電容器大部分使用的是石墨乳作為導(dǎo)電涂層，但石墨乳的最初設(shè)計(jì)并未考慮電容的工作環(huán)境，在長時間使用中會發(fā)生涂層溶脹或者脫落的問題，在產(chǎn)品上的表現(xiàn)就是內(nèi)阻的快速增加，產(chǎn)品失效。超級電容器的導(dǎo)電涂層通常是作為極片與殼蓋電荷轉(zhuǎn)移的橋梁，因此對于超級電容器所需的導(dǎo)電膠應(yīng)具有高電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性、在有機(jī)溶劑中化學(xué)性能穩(wěn)定等要求，由于紐扣型超級電容器的市場偏小，目前市面上還未有針對超級電容器設(shè)計(jì)的導(dǎo)電膠，因此針對紐扣型超級電容器的使用條件，設(shè)計(jì)一種全新的導(dǎo)電膠是非常有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本文提供了一種全新的紐扣型超級電容器用導(dǎo)電膠的制備方法，解決超級電容器的導(dǎo)電膠的高電導(dǎo)率、高穩(wěn)定性問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明電容用導(dǎo)電膠，包括氯化聚烯烴樹脂與改性聚丙烯酸樹脂作為原料，導(dǎo)電填料為石墨與碳納米，聚丙烯酸樹脂與氯化聚烯烴樹脂的按照質(zhì)量比為2:1~10:1選取原料，混合的樹脂占導(dǎo)電膠固含量的30~50%，混合的導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的30~50%。

4、根據(jù)所述的電容用導(dǎo)電膠，混合的樹脂占導(dǎo)電膠固含量的47%，混合的導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的47%，石墨質(zhì)量占導(dǎo)電填料的85~95%之間。。

5、本發(fā)明制備電容用導(dǎo)電膠的方法，包括如下步驟：

6、1）將羧甲基纖維素cmc充分溶解于去離子水中；

7、2）將氯化聚烯烴樹脂分散液與改性聚丙烯酸溶液加入到上一步制備的溶液中，攪拌后制備均勻膠體溶液

8、3）將石墨粉末與碳納米管按照一定的比例進(jìn)行充分混合，混合后的物料加入到上一步制備的溶液中，進(jìn)行高速攪拌分散；

9、4）將聚乙烯吡咯烷酮pvp溶液加入到上一步制備的溶液中；

10、5）將納米銀溶液加入到上一步制備的溶液中；

11、6）將上一步制備的溶液使用膠體磨進(jìn)行處理；

12、7）將膠體磨處理后的導(dǎo)電膠使用濾網(wǎng)進(jìn)行過濾；

13、8）將過濾后的物料加入到設(shè)備中抽真空去除氣泡；

14、9）得到電容用導(dǎo)電膠。

15、根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟1）羧甲基纖維素cmc質(zhì)量濃度需要控制在0.5~5%之間，溶解溫度應(yīng)該控制在15~30℃之間。

16、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，步驟2）中先添加改性聚丙烯酸溶液，待膠水與上一步制備的溶液混合均勻后，再添加氯化聚烯烴樹脂分散液，在添加的過程中需要緩慢的添加，添加完成后將溶液攪拌為均一溶液，在加料的整個過程中需要保持低速攪拌，膠水占整個導(dǎo)電膠固含量的30~50%。

17、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，步驟2）中改性聚丙烯酸質(zhì)量占混合膠水中有效成分的50~80%之間，在混合過程中若出現(xiàn)膠水不融的情況，通過調(diào)節(jié)溶液ph來調(diào)節(jié)。

18、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，步驟3)中先將石墨加入到上一步制備的膠水中，在添加石墨進(jìn)行攪拌的過程中，需要先使用較小的分散速度，待石墨完全潤濕后，使用高速分散處理漿料待石墨完全分散到膠水體系中，形成油狀粘稠液體后，在攪拌的過程中，加入碳納米管分散液，導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的30~50%，

19、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，步驟4)中將聚乙烯吡咯烷酮pvp添加到上一步攪拌得到的混合物中，聚乙烯吡咯烷酮pvp的用量為羧甲基纖維素cmc質(zhì)量的30~50%。

20、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，步驟5)中向上一步制備的物料中添加納米銀水分散液，加入納米銀水分散液后的納米銀濃度控制在20~60μg/ml，添加完后使用低速攪拌。

21、根據(jù)所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，上述步驟6)中將上一步得到物料加入到膠體磨中，利用設(shè)備的高剪切線速度，使物料得到均勻、精細(xì)的分散，需要控制膠體磨的時間或者次數(shù)，應(yīng)控制在8次以下，步驟7)?中將上一步處理后得到物料使用篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，使用100目以下的篩網(wǎng)，步驟8)?中將上一步制備的物料使用真空的方式去除氣泡，真空度≤-90kpa，在抽真空的同時需要對物料進(jìn)行緩慢的攪拌。

22、本發(fā)明制備的導(dǎo)電膠具有良好的導(dǎo)電性能及穩(wěn)定性，能夠提高電容器的導(dǎo)電率，降低內(nèi)阻。

23、本發(fā)明使用兩種樹脂作為膠體主要成分，耐高溫性能好。

技術(shù)特征：

1.一種電容用導(dǎo)電膠，其特征在于：氯化聚烯烴樹脂與改性聚丙烯酸樹脂作為膠體原料，導(dǎo)電填料為石墨與碳納米，聚丙烯酸樹脂與氯化聚烯烴樹脂的按照質(zhì)量比為2:1~10:1選取原料，混合的樹脂占導(dǎo)電膠固含量的30~50%，混合的導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的30~50%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容用導(dǎo)電膠，其特征在于：混合的樹脂占導(dǎo)電膠固含量的47%，混合的導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的47%，石墨質(zhì)量占導(dǎo)電填料的85~95%之間。

3.一種制備權(quán)利要求1所述的電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟1）羧甲基纖維素cmc質(zhì)量濃度需要控制在0.5~5%之間，溶解溫度應(yīng)該控制在15~30℃之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟2）中先添加改性聚丙烯酸溶液，待膠水與上一步制備的溶液混合均勻后，再添加氯化聚烯烴樹脂分散液，在添加的過程中需要緩慢的添加，添加完成后將溶液攪拌為均一溶液，在加料的整個過程中需要保持低速攪拌，膠水占整個導(dǎo)電膠固含量的30~50%。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟2）中改性聚丙烯酸質(zhì)量占混合膠水中有效成分的50~80%之間，在混合過程中若出現(xiàn)膠水不融的情況，通過調(diào)節(jié)溶液ph來調(diào)節(jié)。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟3)中先將石墨加入到上一步制備的膠水中，在添加石墨進(jìn)行攪拌的過程中，需要先使用較小的分散速度，待石墨完全潤濕后，使用高速分散處理漿料待石墨完全分散到膠水體系中，形成油狀粘稠液體后，在攪拌的過程中，加入碳納米管分散液，導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的30~50%。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟4)中將聚乙烯吡咯烷酮pvp添加到上一步攪拌得到的混合物中，聚乙烯吡咯烷酮pvp的用量為羧甲基纖維素cmc質(zhì)量的30~50%。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，步驟5)中向上一步制備的物料中添加納米銀水分散液，加入納米銀水分散液后的納米銀濃度控制在20~60μg/ml，添加完后使用低速攪拌。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備電容用導(dǎo)電膠的方法，其特征是，上述步驟6)中將上一步得到物料加入到膠體磨中，利用設(shè)備的高剪切線速度，使物料得到均勻、精細(xì)的分散，需要控制膠體磨的時間或者次數(shù)，應(yīng)控制在8次以下，步驟7)?中將上一步處理后得到物料使用篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，使用100目以下的篩網(wǎng)，步驟8)?中將上一步制備的物料使用真空的方式去除氣泡，真空度≤-90kpa，在抽真空的同時需要對物料進(jìn)行緩慢的攪拌。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種制備電容用導(dǎo)電膠及其制備方法，屬于鋰電池領(lǐng)域。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：包括氯化聚烯烴樹脂與改性聚丙烯酸樹脂作為原料，導(dǎo)電填料為石墨與碳納米，聚丙烯酸樹脂與氯化聚烯烴樹脂的按照質(zhì)量比為2:1選取原料，混合的樹脂占導(dǎo)電膠固含量的30~50%，混合的導(dǎo)電填料占導(dǎo)電膠固含量的30~50%。本發(fā)明制備的導(dǎo)電膠具有良好的導(dǎo)電性能及穩(wěn)定性，能夠提高電容器的導(dǎo)電率，降低內(nèi)阻。

技術(shù)研發(fā)人員：邊仁安,柯西文,邊蓓蓓,吳井,袁玉霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東精工能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9