聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料及其制備方法。公開了一種用于柔性、扣式和卷繞式超級電容器復(fù)合電極材料組成及制備方法。本發(fā)明復(fù)合電極材料是以聚偏氟乙烯-六氟丙烯為基，摻雜鹽、堿類物質(zhì)；通過物理和化學(xué)過程活化生成導(dǎo)電活性物質(zhì)電極材料，用于超級電容器的電極。本發(fā)明特點是以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合材料為超級電容器電極，不用直接添加活性物質(zhì)；且成本低、充放電速度快、工藝簡單；制備的超級電容器充放電性能好、循環(huán)壽命長；其電極本身可加工為任意大小，厚度約為45～125μm；這適應(yīng)了器件小型化發(fā)展趨勢、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
【專利說明】聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儲能器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于制備柔性、扣式和卷繞式超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器由于具有能量密度高、功率密度高和循環(huán)壽命長等特點，它已成為電化學(xué)儲能領(lǐng)域研究的熱點之一。超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種環(huán)境友好、無可替代的新型儲能、節(jié)能裝置。與傳統(tǒng)電容器相比，超級電容器因具有高充放電效率、高功率密度、長循環(huán)壽命，又具有無污染、較寬的工作溫度范圍、用量大等特點，而使其在電動汽車、通訊、消費和娛樂電子、信號監(jiān)控等領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越受關(guān)注。特別需要指出的是車用超級電容器可以滿足汽車在加速、啟動、爬坡時的高功率需求，以保護(hù)主蓄電池系統(tǒng)，這使得超級電容器的發(fā)展被提升到了一個新的高度。超級電容器的出現(xiàn)，不僅滿足了時代發(fā)展的需求，而且還涉及材料、能源、化學(xué)、電子器件等多個學(xué)科，成為交叉學(xué)科研究的熱點之一，超級電容器有望成為一種新型的綠色電源。
[0003]電極材料作為超級電容器的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)、組成和性質(zhì)決定了超級電容器的種類和整體性能。當(dāng)前，超級電容器的電極材料主要有活性炭材料、導(dǎo)電聚合物及其復(fù)合材料和過渡金屬氧化物及其復(fù)合電極材料?；钚蕴炕娙萜餮芯繗v史較長，目前商品化程度較高，技術(shù)最成熟，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，且比容量低。據(jù)報道，導(dǎo)電聚合物電容器雖具有很高的功率密度，但是它的比容量卻比碳/碳電容器和金屬氧化物電容器低很多；盡管金屬氧化物或水合金屬氧化物，如氧化釕及納米碳管能產(chǎn)生極大的能量密度和功率密度，然而用這些作電極材料制造的超級電容器成本要比其它材料高很多。因此，開發(fā)一種具有成本低、充放電速度快、工藝簡單等特性的并可用于柔性、扣式和卷繞式超級電容器的復(fù)合電極材料是有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有超級電容器所用電極材料存在的缺點和不足，提供一種制備工藝簡單、原料易得、成本低廉且易于大規(guī)模生產(chǎn)、可用于柔性、扣式和卷繞式超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基復(fù)合電極材料及其制備方法；本發(fā)明制備的復(fù)合電極材料用于制造的柔性、扣式和卷繞式超級電容器其充放電性能好、循環(huán)壽命長，且具有很高的功率密度和能量密度。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施構(gòu)成的技術(shù)方案來完成的。
[0006]本發(fā)明提供的一種用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)基復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟:
[0007]( I)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合粉末的制備
[0008]將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和與其能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物按質(zhì)量百分比混合均勻后，烘干制備成聚偏氟乙烯-六氟丙烯和添加物的混合粉末；[0009](2)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液的制備
[0010]將步驟(I)所得的混合粉末用有機(jī)溶劑將其溶解，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液；
[0011](3)聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜的制備
[0012]將步驟(2)所得的混合溶液均勻地涂敷在襯底上，或直接均勻地傾倒在襯底上，然后將涂敷有混合溶液的襯底置于恒溫箱中烘干，制備成聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；
[0013](4)聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合電極材料制備
[0014]將步驟(3)所得復(fù)合膜進(jìn)行活化處理后，即制備成用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料。
[0015]上述方案中，所述與聚偏氟乙烯-六氟丙烯能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物選自碳酸鉀(K2C03)、或氫氧化鉀(Κ0Η)。
[0016]上述方案中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和與其能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的碳酸鉀的質(zhì)量百分比為99%: 1%?30%:70%。
[0017]上述方案中，所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯和與其能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的氫氧化鉀的質(zhì)量百分比為99%: 1%?30%:70%。
[0018]上述方案中，所述的有機(jī)溶劑是既能夠溶解聚偏氟乙烯-六氟丙烯，又相對于添加劑穩(wěn)定的N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、或二甲基亞砜(NMP)、或N-甲基吡咯烷酮(DMSO)。
[0019]上述方案中，所述襯底為石墨紙、或?qū)щ娎w維布、或銅箔、或鋁箔、或泡沫鎳、或玻
墻坐
[0020]上述方案中，所述對聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜的活化處理，是指通過物理加熱過程和通過化學(xué)反應(yīng)過程對其進(jìn)行的活化處理。
[0021]上述方案中，所述通過物理加熱過程進(jìn)行的活化處理是將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在80?260°C溫度下熱處理I?240分鐘。
[0022]上述方案中，所述通過化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行的活化處理是將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在氫氧化鉀(KOH)溶液中浸泡I?600分鐘。
[0023]本發(fā)明依上述制備方法制備的用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料，其材料的組成，以質(zhì)量百分比計包括99%?30%的聚偏氟乙烯-六氟丙烯和1%?70%的與聚偏氟乙烯-六氟丙烯能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物。
[0024]上述方案中，所述與聚偏氟乙烯-六氟丙烯能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物選自碳酸鉀、或氫氧化鉀。
[0025]上述方案中，所述添加物為碳酸鉀，聚偏氟乙烯-六氟丙烯與碳酸鉀的質(zhì)量百分比為 99%: 1% ?30%:70%。
[0026]上述方案中，所述添加物為氫氧化鉀，聚偏氟乙烯-六氟丙烯與氫氧化鉀的質(zhì)量百分比為99%: 1%?30%:70%。
[0027]本發(fā)明為使聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜產(chǎn)生更多的導(dǎo)電活性物質(zhì)和有利于離子傳輸?shù)亩嗫捉Y(jié)構(gòu)，故將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在80?260°C下熱處理I?240分鐘，和將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在氫氧化鉀溶液中浸泡I?600分鐘的活化處理。
[0028]本發(fā)明依上述制備方法制備的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料用于制作的柔性、扣式和卷繞式超級電容器，這些超級電容器包括電極、集流體、電解液或電解質(zhì)、隔膜；其特點是直接以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜材料為柔性、扣式和卷繞式超級電容器的電極；所述集流體采用導(dǎo)電的柔性襯底石墨紙、或?qū)щ娎w維布、或銅箔、或鋁箔或泡沫鎳等；所述隔膜為聚丙烯膜；所述電解液為無機(jī)電解液或有機(jī)電解液；所述電解質(zhì)為堿性聚合物電解質(zhì)或中性聚合物電解質(zhì)。
[0029]本發(fā)明制備的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料用于制作、扣式和卷繞式超級電容器，其制備技術(shù)與現(xiàn)有超級電容器制備方法相同。用于制備柔性超級電容器，即將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜電極材料用固體或凝膠電解質(zhì)作為粘接劑，把互相面對的兩片電極粘接起來，即制得以承載復(fù)合膜的柔性襯底為集流體、以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極、以固體或凝膠電解質(zhì)為粘結(jié)劑的柔性超級電容器。用于制備扣式超級電容器，即將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜電極材料和隔膜，按照電極/隔膜/電極的順序放置于扣式電池殼負(fù)極蓋內(nèi)，并向電池殼負(fù)極蓋內(nèi)注入電解液，再將電池殼正極蓋扣在電池殼負(fù)極蓋上；將扣式器件在電池封裝機(jī)上進(jìn)行封裝，即制得扣式超級電容器。用于制備卷繞式超級電容器，即將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基膜電極材料和隔膜，按照電極/隔膜/電極的順序放置于兩柱狀導(dǎo)電金屬棒之間，進(jìn)行卷繞，使電極材料緊密的貼近柱狀導(dǎo)電金屬棒，得毛坯產(chǎn)品；將毛坯產(chǎn)品放置于具有上下內(nèi)蓋的封裝殼內(nèi)封裝，并在封裝前注入無機(jī)電解液或有機(jī)電解液，即制得卷繞式超級電容器。
[0030]本發(fā)明的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基超級電容器復(fù)合電極材料及其制備方法以及制備的超級電容器所具有的特點和有益技術(shù)效果:
[0031]本發(fā)明所提供的用于制備柔性、扣式和卷繞式超級電容器電極的復(fù)合電極材料及其制備方法，其主要的優(yōu)勢是直接以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜為超級電容器的電極材料，通過物理過程和化學(xué)過程對所制備的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜進(jìn)行活化處理，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯本身產(chǎn)生了活性物質(zhì)，因而可減小聚偏氟乙烯-六氟丙烯與活性物質(zhì)的接觸電阻，讓活性物質(zhì)更加均勻的分布在聚偏氟乙烯-六氟丙烯中。同時利用本發(fā)明的制備工藝使聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料具有孔洞結(jié)構(gòu)，這樣就能更加簡單的增加復(fù)合電極材料的比表面積，提高超級電容器電容。采用這種聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料制備的超級電容器，不僅有較好的柔性、厚度小，而且具有很高的功率密度和能量密度、其循環(huán)壽命長、成本低、工藝簡單，適合大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例1制備出的柔性超級電容器的循環(huán)伏安測試結(jié)果曲線圖；
[0033]圖2用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例1制備出的柔性超級電容器的恒流充放電測試結(jié)果曲線圖；
[0034]圖3用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例4制備出的扣式超級電容器的循環(huán)伏安測試結(jié)果曲線圖；
[0035]圖4用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例4制備出的扣式超級電容器的恒流充放電測試結(jié)果曲線圖；
[0036]圖5用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例7制備出的卷繞式超級電容器的循環(huán)伏安測試結(jié)果曲線圖；
[0037]圖6用本發(fā)明的復(fù)合電極材料按實施例7制備出的卷繞式超級電容器的恒流充放電測試結(jié)果曲線圖。
【具體實施方式】
[0038]下面用具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不意味著是對本發(fā)明保護(hù)范圍的任何限制。
[0039]本發(fā)明實施例中所用電子天平為上海精科儀器技術(shù)有限公司生產(chǎn)的FA-1104N型電子分析天平；
[0040]所用恒溫干燥箱為中國上?？莆鰧嶒瀮x器廠生產(chǎn)的KXH101-2A型恒溫干燥箱；
[0041]所用聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)為法國阿科瑪公司生產(chǎn)；
[0042]測試結(jié)果所用電化學(xué)工作站為上海辰華的CHI660E。
[0043]實施例1:
[0044]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為70%:30%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMF作為溶劑將混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于石墨紙襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在石墨紙上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將此聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在220°C溫度下熱處理60分鐘，再將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡30分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的方形片；再用聚乙烯醇和氫氧化鉀電解質(zhì)的混合液作為粘接劑，把互相面對的兩片電極粘接起來，即制得以承載復(fù)合膜的石墨紙襯底為集流體、以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極、以聚乙烯醇和氫氧化鉀混合電解液為固體電解質(zhì)的柔性超級電容器。用電化學(xué)工作站測試柔性超級電容器循環(huán)伏安和恒流充放電特性，其測試結(jié)果分別見圖1和圖2所示，從圖2可知其電容約為0.0539F。
[0045]實施例2:
[0046]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為99%:1%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL NMP作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于鋁箔襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在鋁箔上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在260°C溫度下熱處理5分鐘，再將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡2分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的方形片；再用聚乙烯醇和氯化鉀電解質(zhì)的混合液作為粘接劑，把互相面對的兩片電極粘接起來，即制得以承載復(fù)合膜的鋁箔襯底為集流體、以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極、以聚乙烯醇和氯化鉀混合電解液為固體電解質(zhì)的柔性超級電容器。
[0047]實施例3:
[0048]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為50%:50%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMSO作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于泡沫鎳襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在泡沫鎳上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在80°C溫度下熱處理240分鐘，再將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡600分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的方形片；再用聚環(huán)氧乙烯和氫氧化鉀電解質(zhì)的混合液作為粘接劑，把互相面對的兩片電極粘接起來，即制得以承載復(fù)合膜的泡沫鎳襯底為集流體、以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極、以聚環(huán)氧乙烯和氫氧化鉀混合電解液為固體電解質(zhì)的柔性超級電容器。
[0049]實施例4:
[0050]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為70%:30%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于石墨紙襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在石墨紙上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在220°C溫度下熱處理60分鐘，再將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡30分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的圓片；將隔膜剪切成與復(fù)合膜電極材料相似的形狀，且大小稍大于復(fù)合膜電極材料；然后將圓片按膜/隔膜/膜的形式封裝于扣式電池殼負(fù)極蓋內(nèi)，封裝前向電池殼負(fù)極蓋內(nèi)注入6mol/L KOH溶液；再將電池殼正極蓋扣在負(fù)極蓋上；將扣式器件在電池封裝機(jī)上封裝好，即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極的扣式超級電容器。用電化學(xué)工作站測試扣式超級電容器循環(huán)伏安和恒流充放電特性，其測試結(jié)果分別見圖3和圖4所示，從圖4可知其電容約為0.0429F。
[0051]實施例5:
[0052]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為99%:1%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于導(dǎo)電纖維布襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在導(dǎo)電纖維布上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在260°C溫度下熱處理5分鐘，將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡2分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的圓片；將隔膜剪切成與復(fù)合膜電極材料相似的形狀，且大小稍大于復(fù)合膜電極材料；然后將圓片按膜/隔膜/膜的形式封裝于扣式電池殼負(fù)極蓋內(nèi)，封裝前向電池殼負(fù)極蓋內(nèi)注入6mol/L KOH溶液；再將電池殼正極蓋扣在負(fù)極蓋上；將扣式器件在電池封裝機(jī)上封裝好，即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料為電極的扣式超級電容器。
[0053]實施例6:
[0054]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和K2CO3按質(zhì)量百分比為50%:50%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地傾倒在玻璃襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，在玻璃上形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在80°C溫度下熱處理240分鐘，將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡600分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料加工成所需大小的圓片；再將隔膜剪切成與復(fù)合膜電極材料相似的形狀，且大小稍大于復(fù)合膜電極材料；然后將圓片按膜/隔膜/膜的形式封裝于扣式電池殼負(fù)極蓋內(nèi)，封裝前向電池殼負(fù)極蓋內(nèi)注入6mol/L KOH溶液；再將電池殼正極蓋扣在負(fù)極蓋上；將扣式器件在電池封裝機(jī)上封裝好，即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極的扣式超級電容器。
[0055]實施例7:
[0056]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和KOH按質(zhì)量百分比為70%:30%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末；再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地傾倒在泡沫鎳襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在泡沫鎳上形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在220°C溫度下熱處理60分鐘，將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡30分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料剪切成長條形狀；將復(fù)合膜電極材料和隔膜，按照膜電極/隔膜/膜電極的順序放置于兩柱狀導(dǎo)電金屬棒之間，進(jìn)行卷繞，使復(fù)合膜電極材料緊密的貼近柱狀導(dǎo)電金屬棒，得毛坯產(chǎn)品；將卷繞得到的毛坯產(chǎn)品，放置于具有上下內(nèi)蓋的封裝殼內(nèi)，注入6mol/L KOH溶液，封裝好后即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極的卷繞式超級電容器。用電化學(xué)工作站測試卷繞式超級電容器循環(huán)伏安和恒流充放電特性，其測試結(jié)果分別見圖5和圖6所示，從圖6可知其電容約為
0.0356F。
[0057]實施例8:
[0058]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和KOH按質(zhì)量百分比為99%:1%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末，再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于玻璃襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在玻璃上即形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在260°C溫度下熱處理5分鐘，將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡2分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料剪切成長條形狀；再將復(fù)合膜電極材料和隔膜，按照膜電極/隔膜/膜電極的順序放置于兩柱狀導(dǎo)電金屬棒之間，進(jìn)行卷繞，使復(fù)合膜電極材料緊密的貼近柱狀導(dǎo)電金屬棒，得毛坯產(chǎn)品；將卷繞得到的毛坯產(chǎn)品，放置于具有上下內(nèi)蓋的封裝殼內(nèi)，注入6mol/L KOH溶液，封裝好后即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極的卷繞式超級電容器。
[0059]實施例9:
[0060]用電子天平將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和KOH按質(zhì)量百分比為50%:50%的比例稱量，將稱取好的原材料混合均勻，烘干制成混合粉末，再用IOmL DMF作為溶劑把混合粉末充分溶解，形成混合溶液；將混合溶液均勻地涂敷于銅箔襯底上，并將其置于恒溫烘箱中24小時后取出，此時在銅箔上形成一層聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜；將聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜在80°C溫度下熱處理240分鐘，將熱處理后的復(fù)合膜在飽和的KOH溶液中浸泡600分鐘，即制備出用于制作超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料。將此復(fù)合膜電極材料剪切成長條形狀；并將復(fù)合膜電極材料和隔膜，按照膜電極/隔膜/膜電極的順序放置于兩柱狀導(dǎo)電金屬棒之間，進(jìn)行卷繞，使復(fù)合膜電極材料緊密的貼近柱狀導(dǎo)電金屬棒，得毛坯產(chǎn)品；將毛坯產(chǎn)品置于具有上下內(nèi)蓋的封裝殼內(nèi)，注入6mol/L KOH溶液，封裝好后即制得以聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜電極材料為電極的卷繞式超級電容器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料的制備方法，其特征在于包括以下工藝步驟: (1)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合粉末制備 將聚偏氟乙烯-六氟丙烯和與其能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物按質(zhì)量百分比混合均勻后，烘干制備成聚偏氟乙烯-六氟丙烯和添加物的混合粉末； (2)聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液制備 將步驟(I)所得的混合粉末用有機(jī)溶劑將其溶解，得到聚偏氟乙烯-六氟丙烯混合溶液； (3)聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜制備 將步驟(2)所得的混合溶液均勻地涂敷在襯底上，或直接均勻地傾倒在襯底上，然后將涂敷有混合溶液的襯底置于恒溫箱中烘干，制備成聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合膜； (4)聚偏氟乙烯-六氟丙烯復(fù)合電極材料制備 將步驟(3)所得復(fù)合膜進(jìn)行活化處理后，即制備成用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯與它能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物選自碳酸鉀、或氫氧化鉀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯與它能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的碳酸鉀的質(zhì)量百分比為99%:1%?30%:70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯與它能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的氫氧化鉀的質(zhì)量百分比為99%:1%?30%:70%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述的有機(jī)溶劑是既能夠溶解聚偏氟乙烯-六氟丙烯，又相對于添加劑穩(wěn)定的N，N-二甲基甲酰胺、或二甲基亞砜、或N-甲基吡咯烷酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述襯底為石墨紙、或?qū)щ娎w維布、或銅箔、或招箔、或泡沫鎳、或玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述對聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜進(jìn)行活化處理，是指通過物理加熱過程和通過化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行的活化處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的制備方法，其特征在于所述通過物理加熱過程進(jìn)行的活化處理，是將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在80?260°C溫度下熱處理I?240分鐘；所述通過化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行的活化處理是將制備好的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合膜在氫氧化鉀溶液中浸泡I?600分鐘，即制得用于超級電容器電極的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料。
9.一種權(quán)利要求1-8任一項所述制備方法制備的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料，其特征在于所述復(fù)合電極材料的組成，以質(zhì)量百分比計包括99%?30%的聚偏氟乙烯-六氟丙烯和1%?70%的與聚偏氟乙烯-六氟丙烯能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聚偏氟乙烯-六氟丙烯基復(fù)合電極材料，其特征在于所述聚偏氟乙烯-六氟丙烯與它能夠產(chǎn)生導(dǎo)電活性物質(zhì)的添加物選自碳酸鉀、或氫氧化鉀；所述添加物為碳酸鉀，聚偏氟乙烯-六氟丙烯與其質(zhì)量百分比為99%:1%?30%:70% ;所述添加物為氫氧化鉀，聚偏氟乙烯-六氟丙烯與其質(zhì)量百分比為99%:1%?30%:70%。
【文檔編號】H01G11/86GK103515112SQ201310454926
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】朱基亮, 汪忠興, 孫平, 曾子繁, 張鵬宇 申請人:四川大學(xué)