本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可用于制備超級(jí)電容器以及鋰離子電池的一種復(fù)合電極漿料及其制備方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器是近年來(lái)出現(xiàn)的一種介于傳統(tǒng)靜電電容器和可充電電池之間的新型儲(chǔ)能元件。它的能量密度比電池小，但功率密度和循環(huán)壽命比電池大很多，且具有可快速充放電、能量轉(zhuǎn)換效率高、溫度特性好、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、數(shù)碼、汽車、醫(yī)療、衛(wèi)生、電力電子、通訊、能源、軍用等領(lǐng)域。
雖然超級(jí)電容器技術(shù)發(fā)展較快，但是作為其重要原料的漿料而言，大多數(shù)公司都在沿用傳統(tǒng)的制備工藝，先將粘結(jié)劑和溶劑攪拌打膠，然后在制備的膠體中加入活性炭與導(dǎo)電碳的混合物進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，攪拌均勻后抽真空除氣泡制得漿料。這種工藝條件下制得的漿料在攪拌過(guò)程中活性材料和導(dǎo)電劑很難分散開(kāi)，容易導(dǎo)致粉體團(tuán)聚，一方面影響到材料的利用率，造成浪費(fèi)，而另一方面還會(huì)直接影響到超級(jí)電容器的各項(xiàng)性能指標(biāo)、降低產(chǎn)品的合格率和均一性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種復(fù)合電極漿料及其制備方法，具有較佳的均一性和穩(wěn)定性，同時(shí)制備工藝簡(jiǎn)單，可滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要，以解決上述技術(shù)背景中的缺陷。
一種復(fù)合電極漿料及其制備方法，包括以下質(zhì)量份的原料：
CMC：4~6份
活性物質(zhì)：40~60份
納米銀：4~8份
導(dǎo)電劑：5~20份
間位聚芳硫醚砜酰胺：6~8份
聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺：0~5份
粘結(jié)劑：5~10份。
一種復(fù)合電極漿料及其制備方法，包括以下質(zhì)量份的原料：
CMC：6份
活性物質(zhì)：50份
納米銀：6份
導(dǎo)電劑：15份
間位聚芳硫醚砜酰胺：6份
聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺：4份
粘結(jié)劑：8份。
其中：所述活性物質(zhì)為超級(jí)電容器或鋰離子電池電極上附著的儲(chǔ)能物質(zhì)，具體為石墨、活性碳、LiMn2O4、LiCoO2、LiNiO2、贗電容材料中的一種。
所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑或者導(dǎo)電聚苯胺。
所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、丁苯橡膠、PVDF中的一種或者其任意混合比例的混合物。
其具體制備步驟為：
1、取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60℃并保持30min以上備用。
2、將粘結(jié)劑和去離子水調(diào)和稀釋，真空中攪拌10~30min備用。
3、將導(dǎo)電劑分散在事先溶有分散劑的去離子水中，然后加入步驟1中的CMC水溶液和步驟2中的粘接劑稀釋液，再將上述其他原料加入上述去離子水中，在此過(guò)程中，保持去離子水與所有原料的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:2.5~1:3，然后將配比好的漿料加入球磨機(jī)或者其他滾動(dòng)攪拌器中，并加入陶瓷球進(jìn)行高速攪拌。
4、將攪拌完成后的漿料取出轉(zhuǎn)入到乳化機(jī)中乳化，將乳化后的漿料的粘度范圍應(yīng)控制在20000~28000cp，然后再將乳化好的漿料轉(zhuǎn)入帶旋轉(zhuǎn)盤(pán)的真空罐體中，在真空條件下，保持15rad/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30min后得到復(fù)合電極漿料。
在本發(fā)明中，所述步驟1中陶瓷球的加入量以達(dá)到容器內(nèi)物料液面高度1/3~1/2為準(zhǔn)。
在本發(fā)明中，所述步驟1中的攪拌過(guò)程中高速攪拌的轉(zhuǎn)速控制在3000~6000rad/min，攪拌時(shí)間為5~8h。
在本發(fā)明中，用于漿料乳化的工藝參數(shù)為：轉(zhuǎn)速為2000~2500rad/min，剪切研磨間隙為0.01mm~2mm，乳化處理時(shí)間為12~36h。
有益效果：本發(fā)明通過(guò)引入CMC和納米銀提高了復(fù)合漿料以及采用該復(fù)合漿料制作的電極的抗氧化性能和對(duì)多種材料的潤(rùn)濕附著性能，同時(shí)擁有較佳的導(dǎo)電性能，在200℃以下即可形成強(qiáng)附著導(dǎo)電觸點(diǎn)或電極，可有效降低電池、超級(jí)電容器極片的接觸電阻，提高器件耐大電流紋波性能，同時(shí)能夠提升漿料分散的均一性和穩(wěn)定性，并使其制備的超級(jí)電容器成品的各項(xiàng)性能指標(biāo)都有大幅提升，產(chǎn)品的微短路現(xiàn)象也能得到有效改善。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例一：
利用以下組分的材料作為原料：CMC：4kg、LiCoO2：50kg、納米銀：5kg、導(dǎo)電聚苯胺：12kg、間位聚芳硫醚砜酰胺：6kg、聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺：5kg、羧甲基纖維素粘接劑：8kg。
制備時(shí)先取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60℃并保持30min以上，然后冷卻至室溫備用；同時(shí)，將羧甲基纖維素粘接劑和去離子水調(diào)和稀釋，真空中攪拌30min。將LiCoO2分散在事先溶有分散劑的去離子水中，然后加入冷卻好的CMC水溶液和粘接劑稀釋液，再將剩余的納米銀、導(dǎo)電聚苯胺、間位聚芳硫醚砜酰胺和聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺加入上述去離子水混合液中，在此過(guò)程中，保持去離子水與所有原料的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:3，然后將配比好的漿料加入球磨機(jī)中，并加入占液面高度1/2的陶瓷球，在4000rad/min的轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行高速攪拌，攪拌時(shí)間為6h。
將攪拌完成后的漿料取出轉(zhuǎn)入到剪切乳化機(jī)中，設(shè)置乳化機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為2000rad/min，剪切研磨間隙為1.2mm，乳化處理時(shí)間控制為24h，乳化好的漿料轉(zhuǎn)入帶旋轉(zhuǎn)盤(pán)的真空罐體中，在真空條件下，保持15rad/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30min后得到復(fù)合電極漿料。
實(shí)施例二：
利用以下組分的材料作為原料：CMC：6kg、活性碳：50kg、納米銀：6kg導(dǎo)電炭黑15kg、間位聚芳硫醚砜酰胺：6kg、聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺：4kg、PVDF粘接劑：8kg。
制備時(shí)先取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60℃并保持30min以上，然后冷卻至室溫備用；同時(shí)，將PVDF粘接劑和去離子水調(diào)和稀釋，真空中攪拌30min。將導(dǎo)電炭黑分散在事先溶有分散劑的去離子水中，然后加入冷卻好的CMC水溶液和粘接劑稀釋液，再將剩余的活性碳、納米銀、導(dǎo)電炭黑、間位聚芳硫醚砜酰胺和聚芳硫醚砜二茂鐵酰胺酰胺加入上述去離子水混合液中，在此過(guò)程中，保持去離子水與所有原料的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:2.65，然后將配比好的漿料加入球磨機(jī)中，并加入占液面高度1/2的陶瓷球在6000rad/min的轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行高速攪拌，攪拌時(shí)間為5h。
將攪拌完成后的漿料取出轉(zhuǎn)入到剪切乳化機(jī)中，設(shè)置乳化機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為2300rad/min，剪切研磨間隙為1.6mm，乳化處理時(shí)間控制為24h，將乳化好的漿料轉(zhuǎn)入帶旋轉(zhuǎn)盤(pán)的真空罐體中，在真空條件下，保持15rad/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30min后得到復(fù)合電極漿料。
實(shí)施例三：
利用以下組分的材料作為原料：CMC：6kg、LiNiO2：40kg、納米銀：5kg導(dǎo)電炭黑16kg、間位聚芳硫醚砜酰胺：8kg、丁苯橡膠：6kg。
制備時(shí)先取CMC用去離子水調(diào)和稀釋，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5% CMC水溶液，將水溶液加熱到60℃并保持30min以上，然后冷卻至室溫備用；同時(shí)，將丁苯橡膠粘接劑和去離子水調(diào)和稀釋，真空中攪拌20min。將導(dǎo)電炭黑分散在事先溶有分散劑的去離子水中，然后加入冷卻好的CMC水溶液和粘接劑稀釋液，再將剩余的LiNiO2、納米銀、間位聚芳硫醚砜酰胺加入上述去離子水混合液中，在此過(guò)程中，保持去離子水與所有原料的總質(zhì)量的質(zhì)量比為1:2.5，然后在配比好的漿料加入球磨機(jī)，并加入陶瓷球在3000rad/min的轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行高速攪拌8h。
將攪拌完成后的漿料取出轉(zhuǎn)入到剪切乳化機(jī)中，設(shè)置乳化機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為2000rad/min，剪切研磨間隙為0.85mm，乳化處理時(shí)間控制為36h，將乳化好的漿料轉(zhuǎn)入帶旋轉(zhuǎn)盤(pán)的真空罐體中，在真空條件下，保持15rad/min的轉(zhuǎn)速低速攪拌30min后得到復(fù)合電極漿料。
使用上述三個(gè)實(shí)施例的制備方法制得的漿料涂覆在集流體上，制備成超級(jí)電容器電極的極片，經(jīng)輥壓、分切后將正極片、負(fù)極片、隔膜紙卷繞成卷心，其中，隔膜紙?jiān)谡龢O片和負(fù)極片之間，將電芯放入超級(jí)電容器殼中，注入電解液，封口，制備成的超級(jí)電容器性能得到顯著提升，其電容器的等效串聯(lián)電阻與內(nèi)阻更小，比電容更大，循環(huán)性能良好，同批次穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，其實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三相對(duì)于傳統(tǒng)超級(jí)電容器，其電容量性能的提升率分別為17%、20%和12%，以一千只超級(jí)電容器作為對(duì)比的使用壽命提升為22%、30%和17%。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。