一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種改善隔膜浸潤性的方法，尤其涉及一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，屬于超級電容器技術領域。
【背景技術】
[0002]在超級電容器中，隔膜是關鍵的內層組件之一，隔膜的性能直接影響其內阻、放電容量、循環壽命和安全性能。而良好的超級電容器用隔膜應具有:(1)優異的電子絕緣體、良好的隔離性能和較低的內阻；(2)良好的化學穩定性，不易于老化；(3)較高的電解液浸透率；(4)較強的機械性能和較好的熱穩定性，具有耐高溫特點；(5)較高的孔隙率，具有良好的離子傳輸能力，同時孔隙大于電解液離子的尺寸，并盡可能小于電極材料顆粒粒徑，以減少兩極之間接觸；(6)組織成分均勻，厚度一致、孔徑大小一致。
[0003]目前，商用的超級電容器隔膜主要有聚丙烯隔膜(PP)和聚乙烯(PE)。雖然這兩類隔膜都具有機械加工性能好、電化學窗口寬和耐電解液腐蝕等優點，但是非極性的聚烯烴隔膜表面能較低，與極性的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)等電解液溶劑的連通性不強，影響電容內部的離子傳導，從而影響器件的整個電化學性能。所以改善隔膜的電解液浸潤性非常重要。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是針對現有技術中存在的上述問題，提出了一種改善隔膜浸潤性的方法，使隔膜在使用過程中能夠改善電解液的浸潤能力。
[0005]本發明的目的可通過下列技術方案來實現:一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，該方法為在隔膜表面形成涂層，涂層通過以下方法得到:在溶劑中加入粘結劑和表面活性劑得到均勻的溶液，溶液附著于隔膜上并干燥即得到涂層。
[0006]本發明改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法是在隔膜表面形成涂層。一方面，在隔膜覆蓋修飾物涂層后，面密度提高，隔膜的縱向拉伸強度增強，改善了電芯制作的可控性。而隔膜的縱向收縮率會減小，從而降低了隔膜因收縮導致正負極接觸造成短路的幾率，提尚電芯安全性能。還能使隔I旲的孔徑相對變小，減少電芯的短路率，從而也能提尚電芯安全性能。此外，還能提高抗過充性能，進一步提高安全性能。另一方面，還能使極片間的接觸更為充分，電芯內阻降低，電解液吸收能力變強。而且，還能提高隔膜的耐低溫性能。
[0007]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，涂層的厚度為0.1-5 μm0
[0008]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，粘結劑與溶劑的質量比為(5-15):100o
[0009]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，粘結劑與表面活性劑的質量比為 100:(5-15)。
[0010]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，表面活性劑為氟碳表面活性劑，包括羧酸鹽類、磺酸鹽類、磷酸鹽類和硫酸鹽類中的一種或多種。
[0011]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，粘結劑為聚偏氟乙烯，丁苯橡膠，丙烯酸酯，石墨類導電膠系列中的一種或多種。
[0012]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，溶劑為乙醇，丙酮，二氯甲烷，乙醚，四氫呋喃，四氯化碳，二甲基甲酰胺中的一種或多種。
[0013]在上述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法中，溶液溫度為30-60°C。
[0014]與現有技術相比，本發明改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法簡單，適于大規模工業化生產應用。而且，該隔膜在使用過程中能夠改善電解液的浸潤能力，增強離子的傳輸，提升電芯的性能，從而使超級電容器實現高能量密度、高倍率性能、高循環壽命的多重優異性能。
【具體實施方式】
[0015]以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0016]實施例1:
[0017]將PVDF加入到丙酮中，其質量比為1:10，機械攪拌40min。然后加入羧酸鹽類氟碳表面活性劑，其質量為PVDF的1/10，高速攪拌60min，攪拌速度為4000r/min，得到溶液。最后將PP隔膜在40°C的溶液中浸漬10小時，取出自然干燥、冷卻，在PP隔膜表面形成厚度為1 μπι的涂層。
[0018]以活性炭為正極，鈦酸鋰為負極與處理后的隔膜組裝成非對稱電容。測試在lA/g和5A/g的電流密度下循環1000次容量保持率分別為98%和94.6%。
[0019]實施例2:
[0020]將PVDF加入到丙酮中，其質量比為1:10，機械攪拌40min。然后加入羧酸鹽類氟碳表面活性劑，其質量為PVDF的1/10，高速攪拌60min，攪拌速度為4000r/min，得到溶液。最后將PE隔膜在40°C溶液中浸漬10小時，取出自然干燥、冷卻，在PE隔膜表面形成厚度為1 ym的涂層。
[0021]以活性炭為正極，鈦酸鋰為負極與處理后的隔膜組裝成非對稱電容。測試在lA/g和5A/g的電流密度下循環1000次容量保持率分別為91.7%和89.1%。
[0022]實施例3:
[0023]將PVDF加入到丙酮中，其質量比為1:10，機械攪拌40min。然后加入羧酸鹽類氟碳表面活性劑，其質量為PVDF的1/10，高速攪拌60min，攪拌速度為4000r/min，得到溶液。最后將PP隔膜在40°C溶液中浸漬5小時，取出自然干燥、冷卻，在PP隔膜表面形成厚度為1 ym的涂層。
[0024]以活性炭為正極，鈦酸鋰為負極與處理后的隔膜組裝成非對稱電容。測試在lA/g和5A/g的電流密度下循環1000次容量保持率分別為94.9%和92.5%。
[0025]實施例4:
[0026]將PVDF加入到丙酮中，其質量比為1:10，機械攪拌40min。然后加入羧酸鹽類氟碳表面活性劑，其質量為PVDF的1/10，高速攪拌60min，攪拌速度為4000r/min，得到溶液。最后將溶液噴涂在PP隔膜上，厚度控制在1 μm，烘箱溫度為40°C，烘干過程中隔膜的移動速度為lm/min。
[0027]以活性炭為正極，鈦酸鋰為負極與處理后的隔膜組裝成非對稱電容。測試在lA/g和5A/g的電流密度下循環1000次容量保持率分別為96.6%和93.5%。
[0028]對比例1:
[0029]以活性炭為正極，鈦酸鋰為負極與普通PP隔膜組裝成非對稱電容。測試在lA/g和5A/g的電流密度下循環1000次容量保持率分別為88.3%和82.1%。
[0030]比較本發明實施例1-4和對比例1可知，隔膜的浸潤性經過改善后，在使用過程中能夠明顯提高電解液的浸潤能力，增強離子的傳輸，提升電芯的性能。從而使超級電容器實現高能量密度、高倍率性能、高循環壽命的多重優異性能。
[0031]在上述實施例及其替換方案中，涂層的厚度還可以為0.1 μπι、0.3μπι、0.5μπκ0.8 μm> 1.5 μm>2 μm>2.5 μm>3 μm>3.5 μm>4 μm>4.5 μm>5 μmD
[0032]在上述實施例及其替換方案中，粘結劑與溶劑的質量比為5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100。
[0033]在上述實施例及其替換方案中，表面活性劑與粘結劑的質量比為5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100。
[0034]在上述實施例及其替換方案中，表面活性劑還可以為磺酸鹽類氟碳表面活性劑、磷酸鹽類氟碳表面活性劑、硫酸鹽類氟碳表面活性劑中的一種。
[0035]在上述實施例及其替換方案中，表面活性劑還可以為羧酸鹽類氟碳表面活性劑、磺酸鹽類氟碳表面活性劑、磷酸鹽類氟碳表面活性劑、硫酸鹽類氟碳表面活性劑中任意兩種的混合或任意三種的混合或四種的混合。
[0036]在上述實施例及其替換方案中，粘結劑還可以為丁苯橡膠、丙烯酸酯、石墨類導電膠系列中的一種。
[0037]在上述實施例及其替換方案中，粘結劑還可以為聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、丙烯酸酯、石墨類導電膠系列中任意兩種的混合或任意三種的混合或四種的混合。
[0038]在上述實施例及其替換方案中，溶劑還可以為乙醇、二氯甲烷、乙醚、四氫呋喃、四氯化碳、二甲基甲酰胺中的一種。
[0039]在上述實施例及其替換方案中，溶劑為乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙醚、四氫呋喃、四氯化碳、二甲基甲酰胺中任意兩種的混合或任意三種的混合或任意四種的混合或任意五種的混合或任意六種的混合或七種的混合。
[0040]在上述實施例及其替換方案中，溶液溫度還可以為30 V、35 °C、45 V、50 °C、55 °C、60。。。
[0041]鑒于本發明加工工藝實施例眾多，各實施例實驗數據龐大眾多，不適合于此處逐一列舉說明，但是各實施例所需要驗證的內容和得到的最終結論均接近，故而此處不對各個實施例的驗證內容進行逐一說明，僅以實施例1-4作為代表說明本發明申請優異之處。
[0042]本處實施例對本發明要求保護的技術范圍中點值未窮盡之處，同樣都在本發明要求保護的范圍內。
[0043]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
[0044]盡管對本發明已作出了詳細的說明并引證了一些具體實施例，但是對本領域熟練技術人員來說，只要不離開本發明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
【主權項】
1.一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述方法為在隔膜表面形成涂層，所述涂層通過以下方法得到:在溶劑中加入粘結劑和表面活性劑得到均勻的溶液，溶液附著于隔膜上并干燥即得到涂層。2.根據權利要求1所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述涂層的厚度為0.1-5 μ m。3.根據權利要求1所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述粘結劑與溶劑的質量比為(5-15): 100。4.根據權利要求1所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述粘結劑與表面活性劑的質量比為100: (5-15)。5.根據權利要求1或4所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述表面活性劑為氟碳表面活性劑，包括羧酸鹽類、磺酸鹽類、磷酸鹽類和硫酸鹽類中的一種或多種。6.根據權利要求1或3或4所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述粘結劑為聚偏氟乙烯，丁苯橡膠，丙烯酸酯，石墨類導電膠系列中的一種或多種。7.根據權利要求1或3所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述溶劑為乙醇，丙酮，二氯甲烷，乙醚，四氫呋喃，四氯化碳，二甲基甲酰胺中的一種或多種。8.根據權利要求1所述的一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，其特征在于，所述溶液溫度為30-60 °C。
【專利摘要】本發明涉及一種改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法，屬于超級電容器技術領域。該方法為在隔膜表面形成涂層，涂層通過以下方法得到：在溶劑中加入粘結劑和表面活性劑得到均勻的溶液，溶液附著于隔膜上并干燥即得到涂層。本發明改善超級電容器用隔膜浸潤性的方法簡單，適于大規模工業化生產應用。而且，該隔膜在使用過程中能夠改善電解液的浸潤能力，增強離子的傳輸，提升電芯的性能，從而使超級電容器實現高能量密度、高倍率性能、高循環壽命的多重優異性能。
【IPC分類】H01G11/84, H01G11/52
【公開號】CN105355458
【申請號】CN201510974968
【發明人】阮殿波, 周洲, 袁峻
【申請人】寧波南車新能源科技有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月22日