本發明屬于超級電容器的
技術領域：
，尤其是一種以石墨烯為基底的紐扣式超級電容器制備方法。
背景技術：
：紐扣式超級電容器廣泛應用于電子產品中，用于行使時鐘記憶、短時大功率放電、長壽命、高可靠性功能。由于，電子產品有不斷小型化趨勢，對超級電容器的容量和體積也提出更高要求。目前市場上常規仍以活性炭作為活性材料，性能上無法有重大突破，不能大幅度提高其比容。石墨烯作為一種新的活性材料，具有很高的比容，理論上是最理想的替代活性炭的活性材料。但目前石墨烯生產工藝復雜，成本高昂，工業上無法大規模使用。且由于石墨烯微觀尺度小，在作為電極材料時，因電極厚度太厚，或者電極密度太大，使得電解液中的離子無法快速遷移，使其性能無法得到發揮，也限制了其應用。技術實現要素：本發明通過引入少量石墨烯，將石墨烯作為紐扣式超級電容器的基底材料，使石墨烯的性能得到有效發揮，以提高紐扣式超級電容器的容量，降低紐扣式超級電容器的內阻。本發明采用的技術方案是：一種以石墨烯為基底的紐扣式超級電容器制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)準備紐扣式超級電容器的正、負極殼；(2)制備活性炭電極片：先將活性炭與導電炭黑攪拌均勻，然后加入聚四氟乙烯乳液強力攪拌后，再用對輥機碾壓成塊狀物料，將塊狀物料粉碎造粒，將物料顆粒放入熱壓制片機制成電極片，最后將制造好的電極片通過沖切機制成所需尺寸的電極片；(3)制備石墨烯基底漿料：先將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，通過攪拌的方式使其溶解，溶解完全后加入石墨烯、納米碳管，然后繼續攪拌，待石墨烯、納米碳管完全浸入溶液后，開超聲波分散，同時開動強力攪拌，促使石墨烯、納米碳管均勻分散在溶液中，得到石墨烯基底漿料；(4)預涂石墨烯基底：將石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部；(5)烘干：將涂了石墨烯基底漿料的紐扣式超級電容器正、負極殼放入烤箱烘干，溫度為100-300℃，時間為0.5-2小時；(6)熱壓合：將上述活性炭電極片放置于烘干后的帶石墨烯基底的紐扣式超級電容器正、負極殼內，并將放置活性炭電極片后的紐扣式超級電容器正、負極殼放置在熱壓機內，熱壓機溫度為200～350℃，壓力為1～10公斤，保壓時間為30～120秒；(7)組裝：將壓合后的紐扣式超級電容器負極殼內放入隔膜，然后將紐扣式超級電容器正負極殼內注入電解液，最后將紐扣式超級電容器正、負極殼組裝在一起封口，完成石墨烯為基底的紐扣式超級電容器的制作。作為優選，上述制備活性炭電極片中，活性炭、導電炭黑、聚四氟乙烯的質量比為8：1：1。作為優選，上述制備石墨烯基底漿料中，石墨烯、納米碳管、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮按比例10：0.5～3：1：28～72。作為優選，上述預涂石墨烯基底中，石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部的石墨烯涂層厚度為10um～30um。由于常規的電極與外殼的接觸電阻比較大，造成容量發揮不穩定，且內阻比較大。本發明先將石墨烯層以涂敷的方式粘結在外殼底部，后將活性炭電極片通過熱壓的方式與石墨烯層融合在一起，活性炭電極的粘結劑為聚四氟乙烯，石墨烯層的粘結劑為聚偏氟乙烯，二者性質相似，可以很好的融合在一起，從而降低了產品的內阻，同時又有利于活性炭容量的發揮。本發明通過引入超聲波分散機將石墨烯與納米碳管均勻的分散，提高了產品的穩定性。本發明通過控制石墨烯層的厚度，并且通過在石墨烯中添加納米碳管，制造離子進出通道的方式，使得石墨烯的性能得到最大的發揮，提高了產品的容量。本發明的有益效果是：本發明將石墨烯作為紐扣式超級電容器的基底材料，使石墨烯的性能得到最大發揮，提高了紐扣式超級電容器的容量，降低了紐扣式超級電容器的內阻，提高了產品的穩定性。具體實施方式實施例1：一種以石墨烯為基底的紐扣式超級電容器制備方法，其特征在于包括如下步驟：(1)準備紐扣式超級電容器的正、負極殼；(2)制備活性炭電極片：準備活性炭、導電炭黑、聚四氟乙烯，其質量比例分別為8：1：1；先將活性炭與導電炭黑攪拌均勻，然后加入聚四氟乙烯乳液強力攪拌后，再用對輥機碾壓成塊狀物料，將塊狀物料粉碎造粒，將物料顆粒放入熱壓制片機制成電極片，最后將制造好的電極片通過沖切機制成所需尺寸的電極片；(3)制備石墨烯基底漿料：準備石墨烯、納米碳管、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，其質量比例分別為10：1：1：30，先將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，通過攪拌的方式使其溶解，溶解完全后加入石墨烯、納米碳管，然后繼續攪拌，待石墨烯、納米碳管完全浸入溶液后，開超聲波分散，同時開動強力攪拌，促使石墨烯、納米碳管均勻分散在溶液中，得到石墨烯基底漿料；(4)預涂石墨烯基底：將石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部，石墨烯涂層厚度為30um。；(5)烘干：將涂了石墨烯基底漿料的紐扣式超級電容器正、負極殼放入烤箱烘干，溫度為100℃，時間為2小時；(6)熱壓合：將上述活性炭電極片放置于烘干后的帶石墨烯基底的紐扣式超級電容器正、負極殼內，并將放置活性炭電極片后的紐扣式超級電容器正、負極殼放置在熱壓機內，熱壓機溫度為300℃，壓力為5公斤，保壓時間為60秒；(7)組裝：將壓合后的紐扣式超級電容器負極殼內放入隔膜，然后將紐扣式超級電容器正負極殼內注入電解液，最后將紐扣式超級電容器正、負極殼組裝在一起封口，完成石墨烯為基底的紐扣式超級電容器的制作。實施例2：(1)準備紐扣式超級電容器的正、負極殼；(2)制備活性炭電極片：準備活性炭、導電炭黑、聚四氟乙烯，其質量比例分別為8：1：1；先將活性炭與導電炭黑攪拌均勻，然后加入聚四氟乙烯乳液強力攪拌后，再用對輥機碾壓成塊狀物料，將塊狀物料粉碎造粒，將物料顆粒放入熱壓制片機制成電極片，最后將制造好的電極片通過沖切機制成所需尺寸的電極片；(3)制備石墨烯基底漿料：準備石墨烯、納米碳管、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，其質量比例分別為10：3：1：50，先將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，通過攪拌的方式使其溶解，溶解完全后加入石墨烯、納米碳管，然后繼續攪拌，待石墨烯、納米碳管完全浸入溶液后，開超聲波分散，同時開動強力攪拌，促使石墨烯、納米碳管均勻分散在溶液中，得到石墨烯基底漿料；(4)預涂石墨烯基底：將石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部，石墨烯涂層厚度為20um；(5)烘干：將涂了石墨烯基底漿料的紐扣式超級電容器正、負極殼放入烤箱烘干，溫度為300℃，時間為0.2小時；(6)熱壓合：將上述活性炭電極片放置于烘干后的帶石墨烯基底的紐扣式超級電容器正、負極殼內，并將放置活性炭電極片后的紐扣式超級電容器正、負極殼放置在熱壓機內，熱壓機溫度為300℃，壓力為10公斤，保壓時間為30秒；(7)組裝：將壓合后的紐扣式超級電容器負極殼內放入隔膜，然后將紐扣式超級電容器正負極殼內注入電解液，最后將紐扣式超級電容器正、負極殼組裝在一起封口，完成石墨烯為基底的紐扣式超級電容器的制作。實施例3：(1)準備紐扣式超級電容器的正、負極殼；(2)制備活性炭電極片：準備活性炭、導電炭黑、聚四氟乙烯，其質量比例分別為8：1：1；先將活性炭與導電炭黑攪拌均勻，然后加入聚四氟乙烯乳液強力攪拌后，再用對輥機碾壓成塊狀物料，將塊狀物料粉碎造粒，將物料顆粒放入熱壓制片機制成電極片，最后將制造好的電極片通過沖切機制成所需尺寸的電極片；(3)制備石墨烯基底漿料：準備石墨烯、納米碳管、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，其質量比例分別為10：0.5：1：70，先將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，通過攪拌的方式使其溶解，溶解完全后加入石墨烯、納米碳管，然后繼續攪拌，待石墨烯、納米碳管完全浸入溶液后，開超聲波分散，同時開動強力攪拌，促使石墨烯、納米碳管均勻分散在溶液中，得到石墨烯基底漿料；(4)預涂石墨烯基底：將石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部，石墨烯涂層厚度為10um；(5)烘干：將涂了石墨烯基底漿料的紐扣式超級電容器正、負極殼放入烤箱烘干，溫度為150℃，時間為1小時；(6)熱壓合：將上述活性炭電極片放置于烘干后的帶石墨烯基底的紐扣式超級電容器正、負極殼內，并將放置活性炭電極片后的紐扣式超級電容器正、負極殼放置在熱壓機內，熱壓機溫度為300℃，壓力為1公斤，保壓時間為120秒；(7)組裝：將壓合后的紐扣式超級電容器負極殼內放入隔膜，然后將紐扣式超級電容器正負極殼內注入電解液，最后將紐扣式超級電容器正、負極殼組裝在一起封口，完成石墨烯為基底的紐扣式超級電容器的制作。實施例4：(1)準備紐扣式超級電容器的正、負極殼；(2)制備活性炭電極片：準備活性炭、導電炭黑、聚四氟乙烯，其質量比例分別為8：1：1；先將活性炭與導電炭黑攪拌均勻，然后加入聚四氟乙烯乳液強力攪拌后，再用對輥機碾壓成塊狀物料，將塊狀物料粉碎造粒，將物料顆粒放入熱壓制片機制成電極片，最后將制造好的電極片通過沖切機制成所需尺寸的電極片；(3)制備石墨烯基底漿料：準備石墨烯、納米碳管、聚偏氟乙烯、N-甲基吡咯烷酮，其質量比例分別為10：2：1：50，先將聚偏氟乙烯加入N-甲基吡咯烷酮，通過攪拌的方式使其溶解，溶解完全后加入石墨烯、納米碳管，然后繼續攪拌，待石墨烯、納米碳管完全浸入溶液后，開超聲波分散，同時開動強力攪拌，促使石墨烯、納米碳管均勻分散在溶液中，得到石墨烯基底漿料；(4)預涂石墨烯基底：將石墨烯基底漿料涂在紐扣式超級電容器的正、負極殼內側底部，石墨烯涂層厚度為20um；(5)烘干：將涂了石墨烯基底漿料的紐扣式超級電容器正、負極殼放入烤箱烘干，溫度為300℃，時間為2小時；(6)熱壓合：將上述活性炭電極片放置于烘干后的帶石墨烯基底的紐扣式超級電容器正、負極殼內，并將放置活性炭電極片后的紐扣式超級電容器正、負極殼放置在熱壓機內，熱壓機溫度為300℃，壓力為10公斤，保壓時間為30秒；(7)組裝：將壓合后的紐扣式超級電容器負極殼內放入隔膜，然后將紐扣式超級電容器正負極殼內注入電解液，最后將紐扣式超級電容器正、負極殼組裝在一起封口，完成石墨烯為基底的紐扣式超級電容器的制作。上述實施例1-4，以1920型號扣式超級電容器為例，壓制活性炭電極片厚度為0.7mm厚電極片，沖切直徑為12mm，組裝成扣式超級電容器，各做10只，測試結果取平均值，并與現有技術的產品進行對比試驗，試驗結果見下表所示：測試參數容量(F)內阻(Ω)備注現有產品2.232.78未涂石墨烯基底實施例13.512.05實施例23.441.96實施例33.151.93實施例43.461.97通過上述的試驗對比，實施例1與現有產品相比容量增加57.40％，內阻減少26.26％；實施例2與現有產品相比容量增加54.26％，內阻減少29.50％；實施例3與現有產品相比容量增加41.26％，內阻減少30.58％；實施例4與現有產品相比容量增加55.15％，內阻減少29.14％.。本發明將石墨烯作為紐扣式超級電容器的基底材料，使石墨烯的性能得到最大發揮，提高了紐扣式超級電容器的容量，降低了紐扣式超級電容器的內阻，提高了產品的穩定性。上述實施例是對本發明的說明，不是對本發明的限定，任何在本發明基礎上簡單變換后的結構均屬于本發明的保護范圍。當前第1頁1 2 3