一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，由下列重量份的原料制成：聚乙烯醇纖維35-40、聚丙烯纖維33-35、聚丙烯腈粉末10-13、丙酮30-32、N，N-二甲基甲酰胺72-75、70℃水溶PVA纖維8-10、明膠3-4、聚丙烯酰胺乳液2-2.5、陶瓷纖維8-10、聚丙烯粉料7-8、硫代二丙酸二月桂酯1-1.3、納米氧化鋅3-4、三聚磷酸鋁1.2-1.5。本發明在非織造布制漿過程中加入聚丙烯粉料、納米氧化鋅等成分，制成的產品具有耐彎折、低電阻的特性，同時使用濕法無紡布工藝，可以制成超薄多孔隙的材料，安全防爆，穩定性好，安裝方便，適合多種電子領域。
【專利說明】
一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料
技術領域
[0001]本發明涉及電容器隔膜技術領域，尤其涉及一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料。
【背景技術】
[0002]超級電容器是一種極具市場競爭力的儲能器，由于它可以實現快速充電、大電流放電，且具有10萬次以上的充電壽命，在一些需要短時高倍率放電的應用中占有重要地位。混合動力汽車和電動汽車對動力電源的要求也引起了全世界范圍內對超級電容器這一新型儲能裝置的廣泛重視。在超級電容器的組成中，電極、電解液和隔膜紙對超級電容器的性能起著決定性的影響。目前超級電容器的電極和電解液是研究的熱點，但是人們對于隔膜的研究和關注度并不高。
[0003]超級電容器的隔膜紙位于兩個多孔化碳電極之間，與電極一起完全浸潤在電解液中，在反復充放電過程中起到隔離的作用，阻止電子傳導，防止兩極間接觸造成的內部短路。這就要求隔膜材料是電子的絕緣體，具有良好的隔離性能，并且其孔隙應盡可能小于電極表面活性物質的最小粒徑。隔離性能較好的隔膜紙必須孔徑小，這樣可使電解液的流通性下降，電池充放電性能下降;而電解液浸透率較高，離子通過性好的隔膜材料往往孔隙較大較多，容易造成兩極之間接觸造成的內部短路。超級電容器最大的優勢在于充放電速度快、可以大功率放電，因此，隔膜材料將向著厚度更薄、孔隙率更高、孔徑更小且分布更均勻等尚性能趨勢發展。
[0004]目前用于超級電容器隔膜的材料主要有纖維素隔膜紙和傳統電池隔膜，高性能隔膜紙制造技術困難，價格高昂；傳統電池隔膜厚度較厚，孔隙率低，對電解液親和性差，而靜電紡納米纖維膜制造技術簡單，成本低，隔膜孔隙率高達90%，對電解液親和性良好，但是缺點是強度不高。如果能將纖維素隔膜紙與靜電紡絲纖維膜進行復合，取長補短，可以得到成本低、孔隙率高、強度大的復合隔膜材料。
【發明內容】
[0005]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，由下列重量份的原料制成:聚乙烯醇纖維35-40、聚丙烯纖維33-35、聚丙烯腈粉末10-13、丙酮30-32、N，N-二甲基甲酰胺72-75、70°C水溶PVA纖維8-10、明膠3-4、聚丙烯酰胺乳液2-2.5、陶瓷纖維8-10、聚丙烯粉料7-8、硫代二丙酸二月桂酯1-1.3、納米氧化鋅3-4、三聚磷酸鋁1.2-1.5。
[0007]根據權利要求書I所述一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，由下列具體方法制備而成:
(I)將丙酮與N，N-二甲基甲酰胺在常溫下混合均勻，加入聚丙烯腈粉末，以100轉/分的速度在常溫下攪拌3小時，形成聚丙烯腈紡絲溶液，在接收距離為20cm、電壓為25kV、供液速率為lmL/h的條件下進行靜電紡絲2小時，紡制出厚度為ΙΟμπι的聚丙烯腈納米纖維膜待用；
(2)將聚丙烯纖維與聚乙烯醇纖維混合，加入適量的水，放入打漿機中，按2%濃度進行分散成纖維懸浮液，加入70 °C水溶PVA纖維，以1000轉/分的速度邊攪拌邊加熱至70°C，直至70 0C水溶PVA纖維完全溶解形成混合懸浮液待用；
(3)將陶瓷纖維粉碎，過200目篩，制成陶瓷纖維粉待用，將聚丙烯粉料放入密煉機中，加熱至熔融，繼續加入硫代二丙酸二月桂酯、納米氧化鋅、陶瓷纖維粉密煉15分鐘，然后送入造粒機中造粒，將顆粒放入真空干燥箱中，以80°C的溫度烘干，再將顆粒粉碎，過800目篩，得到增強填料；
(4)將步驟(2)中得到的混合懸浮液中加入步驟(3)得到的增強填料、聚丙烯酰胺乳液以及其余剩余成分，繼續加入適量的水，以600轉/分的速度攪拌30分鐘，形成上網濃度為
0.lwt%的漿料，采用濕法成型工藝將上述漿料送入造紙機經網部及壓榨部脫水成形，然后用電熱鼓風干燥10分鐘，再采用熱壓成形機以135°C的溫度熱壓粘合得到非織造布基布待用；
(5)將步驟(I)得到的聚丙烯腈納米纖維膜覆蓋在步驟(4)得到的非織造布基布上面，通過135°C的熱輥進行熱壓結合，冷卻后剪切、包裝得到本發明。
[0008]本發明的優點是:本發明首先將聚丙烯腈進行靜電紡絲制成聚丙烯腈納米纖維膜，然后利用聚乙烯醇纖維與聚丙烯纖維混合，采用濕法無紡布工藝制成非織造布，將兩者通過熱壓的方式很好的粘合在一起，可以得到強度高、透氣性好的性能，而且更好的控制了隔膜材料的孔徑以及分布，使得孔徑更小分布更均勻、孔隙率高，從而能夠更好的浸透電解液，使得放電電流更均勻；同時添加70°C水溶PVA纖維作為增強劑，制成的復合隔膜材料還具有較好的抗張強度、化學穩定性，吸液保液性以及隔離性能。
[0009]本發明在非織造布制漿過程中加入聚丙烯粉料、納米氧化鋅等成分，制成的產品具有耐彎折、低電阻的特性，同時使用濕法無紡布工藝，可以制成超薄多孔隙的材料，安全防爆，穩定性好，安裝方便，適合多種電子領域。
【具體實施方式】
[0010]—種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:聚乙烯醇纖維35、聚丙烯纖維33、聚丙烯腈粉末10、丙酮30、N，N二甲基甲酰胺72、70
纖維8、明膠3、聚丙烯酰胺乳液2、陶瓷纖維8、聚丙烯粉料7、硫代二丙酸二月桂酯1、納米氧化鋅3、三聚磷酸鋁1.2。
[0011]根據權利要求書I所述一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，由下列具體方法制備而成:
(1)將丙酮與N，N二甲基甲酰胺在常溫下混合均勻，加入聚丙烯腈粉末，以100轉/分的速度在常溫下攪拌3小時，形成聚丙烯腈紡絲溶液，在接收距離為20cm、電壓為25kV、供液速率為lmL/h的條件下進行靜電紡絲2小時，紡制出厚度為ΙΟμπι的聚丙烯腈納米纖維膜待用；
(2)將聚丙烯纖維與聚乙烯醇纖維混合，加入適量的水，放入打漿機中，按2%濃度進行分散成纖維懸浮液，加入70 °C水溶PVA纖維，以1000轉/分的速度邊攪拌邊加熱至70°C，直至70 0C水溶PVA纖維完全溶解形成混合懸浮液待用； (3)將陶瓷纖維粉碎，過200目篩，制成陶瓷纖維粉待用，將聚丙烯粉料放入密煉機中，加熱至熔融，繼續加入硫代二丙酸二月桂酯、納米氧化鋅、陶瓷纖維粉密煉15分鐘，然后送入造粒機中造粒，將顆粒放入真空干燥箱中，以80°C的溫度烘干，再將顆粒粉碎，過800目篩，得到增強填料；
(4)將步驟(2)中得到的混合懸浮液中加入步驟(3)得到的增強填料、聚丙烯酰胺乳液以及其余剩余成分，繼續加入適量的水，以600轉/分的速度攪拌30分鐘，形成上網濃度為
0.lwt%的漿料，采用濕法成型工藝將上述漿料送入造紙機經網部及壓榨部脫水成形，然后用電熱鼓風干燥10分鐘，再采用熱壓成形機以135°C的溫度熱壓粘合得到非織造布基布待用；
(5)將步驟(I)得到的聚丙烯腈納米纖維膜覆蓋在步驟(4)得到的非織造布基布上面，通過135°C的熱輥進行熱壓結合，冷卻后剪切、包裝得到本發明。
[0012]通過對本實施例隔膜材料進行測試，厚度為60μπι，平均孔徑為0.25μπι，孔隙率為54%，吸液率為612%，110 °C下熱收縮率小于I %，150 °C下熱收縮率小于I %。
【主權項】
1.一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成:聚乙烯醇纖維35-40、聚丙烯纖維33-35、聚丙烯腈粉末10-13、丙酮30-32、N，N-二甲基甲酰胺72-75、70°C水溶PVA纖維8-10、明膠3-4、聚丙烯酰胺乳液2-2.5、陶瓷纖維8-10、聚丙烯粉料7-8、硫代二丙酸二月桂酯1-1.3、納米氧化鋅3-4、三聚磷酸鋁1.2-1.5。2.根據權利要求書I所述一種超薄阻抗低的超級電容器用隔膜材料，其特征在于，由下列具體方法制備而成: (1)將丙酮與N，N-二甲基甲酰胺在常溫下混合均勻，加入聚丙烯腈粉末，以100轉/分的速度在常溫下攪拌3小時，形成聚丙烯腈紡絲溶液，在接收距離為20cm、電壓為25kV、供液速率為lmL/h的條件下進行靜電紡絲2小時，紡制出厚度為ΙΟμπι的聚丙烯腈納米纖維膜待用； (2)將聚丙烯纖維與聚乙烯醇纖維混合，加入適量的水，放入打漿機中，按2%濃度進行分散成纖維懸浮液，加入70 °C水溶PVA纖維，以1000轉/分的速度邊攪拌邊加熱至70°C，直至70 0C水溶PVA纖維完全溶解形成混合懸浮液待用； (3)將陶瓷纖維粉碎，過200目篩，制成陶瓷纖維粉待用，將聚丙烯粉料放入密煉機中，加熱至熔融，繼續加入硫代二丙酸二月桂酯、納米氧化鋅、陶瓷纖維粉密煉15分鐘，然后送入造粒機中造粒，將顆粒放入真空干燥箱中，以80°C的溫度烘干，再將顆粒粉碎，過800目篩，得到增強填料； (4)將步驟(2)中得到的混合懸浮液中加入步驟(3)得到的增強填料、聚丙烯酰胺乳液以及其余剩余成分，繼續加入適量的水，以600轉/分的速度攪拌30分鐘，形成上網濃度為0.lwt%的漿料，采用濕法成型工藝將上述漿料送入造紙機經網部及壓榨部脫水成形，然后用電熱鼓風干燥10分鐘，再采用熱壓成形機以135°C的溫度熱壓粘合得到非織造布基布待用； (5)將步驟(I)得到的聚丙烯腈納米纖維膜覆蓋在步驟(4)得到的非織造布基布上面，通過135°C的熱輥進行熱壓結合，冷卻后剪切、包裝得到本發明。
【文檔編號】H01G11/52GK105990035SQ201610055305
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年1月27日
【發明人】杜其信
【申請人】安徽旭峰電容器有限公司