一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法

一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法
【專利摘要】一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，屬于材料科學領域。一種電極材料，包括含碳活性物質、含氟表面活性劑、粘結劑和導電劑。電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：1)在電極材料含碳活性物質中加入導電劑、含氟表面活性劑進行球磨、混煉；2)將上述混合物中加入粘結劑、溶劑進行調漿得到漿料；3)將漿料涂覆于集流體上，延壓，干燥，成型，制得超級電容器。該方法制備工序簡單，生產效率良好，制備的超級電容器內阻低、靜電容量高。
【專利說明】
一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，屬于材料科學領 域，尤其是電化學技術領域。
【背景技術】
[0002] 超級電容器(雙電層電容器)是近年來發展起來的一種高能量電能存儲元件，具有 高功率密度、高循環壽命、可快速沖放電和對環境無污染等優點，被廣泛應用于電機調節 器、傳感器、微機存儲器的后備電源、機動車輛的啟動裝置、風力發電和太陽能發電系統等 潔凈能源系統，因而受到關注。
[0003]超級電容器作為一種性能優異的能源儲存裝置，目前已成為材料、電力、電子、物 理、化學等多學科交叉領域研究的熱點之一。主要研究目標是制備高能量密度和高功率密 度的致密能源所需的低成本電極材料，和工作電壓高、電化學性能穩定、導電率高和使用壽 命長的電解質體系材料，并在此基礎上制備高功率密度、高能量密度和性能穩定的可用于 各種電子設備的后備電源和電動汽車混合動力系統等方面的超級電容器儲能器件。
[0004]通常超級電容器用電極，是將含有作為活性物質的碳材料與粘結劑以及根據需要 添加的導電劑等組合物，與作為集流體的金屬箱或金屬網狀物等加以層壓成型，從而制成 超級電容器電極。
[0005] 作為超級電容器電極的電極材料及制備方法，在專利(JP2-235320JP9-306789) 中介紹了將含碳材料與聚四氟乙烯(PTFE)等含氟聚合物構成的粘結劑進行混煉或與液態 潤滑劑一起作為電極形成用組合物，進行加壓成型制備電極的方法。然而，在使用PTFE作為 粘結劑時，與活性炭進行混煉時必須將PTFE做成纖維狀，同時由于纖維化部分與未纖維化 部分在電極成型為薄膜時其表面容易產生凸凹，電極強度不足，所制得的超級電容器性能 很難保持均一性。
[0006] 作為采用PTFE以外的粘結劑，在專利(JP4-22062)中介紹了將塑料粉與活性炭混 合，在塑料粉的軟化點附近溫度下成型，形成電極層的方法。采用該方法得到的電極柔韌性 差，在卷繞時電極層容易產生裂紋或從集流體上脫落，從而嚴重影響超級電容器的性能。
[0007] 另外，在專利(JP8-250380)中提出將苯乙烯-丁二烯橡膠或丙烯腈-丁二烯橡膠的 二甲苯溶液與活性炭混合，干燥后得到的混合物進行加壓成型制備超級電容器電極層的方 法，該方法工序煩雜，所得到的超級電容器的性能，尤其是高溫性能較差。
[0008] 采用塑料粉作為粘結劑或苯乙烯-丁二烯橡膠以及丙烯腈-丁二烯橡膠的二甲苯 溶液作為粘結劑時，由于粘結劑直接覆蓋電極活性物質表面，致使其有效面積降低，因而致 使超級電容器的容量下降。另外，PTFE的過量使用及分散不均，將導致電極活性物質含量下 降及使其強度不足，影響超級電容器的性能。
[0009] 在專利(CN101151692)中公開了一種將從富勒烯煤中得到的提取物經高溫處理得 到新的含碳材料，同活性炭混合或單獨使用，可以保持活性炭的靜電容量的同時，還可以降 低超級電容器的內阻。但該種碳材料來源難以保證，且質量難以控制，因此難以在超級電容 器的實際生產中應用。

【發明內容】

[0010] 鑒于上述現有技術中，超級電容器電極制備存在的問題，本發明的目的在于提供 一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，該方法制備工序簡單，生產效率良好， 制備的超級電容器內阻低、靜電容量高。
[0011] 本發明的一種電極材料，所述電極材料由含碳活性物質、含氟表面活性劑、粘結 劑、導電劑和溶劑制備而成；其中，按質量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質= 0.01~ 10 % ;粘結劑:含碳活性物質=0.01~20 % ;導電劑:含碳活性物質=0.01~15 % ;溶劑:含 碳活性物質=60~80 % ;
[0012] 所述的含碳活性物質為高比面積活性炭，活性炭納米管，碳纖維或石墨烯中的一 種；
[0013] 所述的含氟表面活性劑為含氟磺酰胺類化合物A和/或含氟磺酰胺類化合物B中的 一種或幾種的混合物；
[0014] 含氟磺酰胺類化合物A為含有烷基(n = 0)或聚氧乙烯醚(η多1)結構特征的化合 物，其結構通式為Α1或Α2，其中:n>0;Rf為具有碳鏈長度多4的全氟烷基;R為烷基、烯基、烷 氧基或氰基中的一種；
[0016] 含氟磺酰胺類化合物B為含有季銨鹽結構特征的化合物，其結構通式為B1或B2，其 中：re為具有碳鏈長度多4的全氟烷基;R 1為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R2 為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R3為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的 一種，R 4為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，X-是鹵素負離子或酸根中的一種；
[0017]
[0018] 所述的粘結劑為含氟樹脂或/和聚烯烴化合物中的一種或幾種；
[0019] 所述的導電劑為ketjen炭黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、納米石墨、碳納米管或導 電石墨中的一種或幾種；
[0020] 所述的溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物;其中，溶劑為幾種 混合物時，比例為任意比。
[0021] 所述的電極材料，按質量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質= 0.05~5%;粘結 劑:含碳活性物質=ο. 5~10 % ;導電劑:含碳活性物質=0.5~10 %。
[0022]所述的鹵素負離子為氟離子、氯離子、溴離子或碘離子，所述的酸根包括HSOf或 RCOO-〇
[0023]所述的含氟樹脂包括聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(PTFE);所述的聚烯烴化 合物包括丁苯橡膠(SBR)或羧甲基纖維素(CMC)。
[0024] 本發明的電極材料的制備方法，包括以下步驟：
[0025] (1)按計量比，向球磨機中加入含碳活性物質、含氟表面活性劑、導電劑，進行球 磨、混煉，研磨1~3h，得到混合物；
[0026] (2)按計量比，向混合物中加入粘結劑和溶劑，研磨40~60min，得到電極材料，其 中，加入的溶劑質量為含碳活性物質質量的60~80%。
[0027] 其中：
[0028] 上述(2)溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾 種混合物時，比例為任意比。
[0029] 本發明的采用電極材料，制備電極極片的方法，包括以下步驟：
[0030] 步驟1，調漿：
[0031] 將電極材料加入溶劑進行調漿，研磨1~2h，得到電極漿料，其中，溶劑質量為含碳 活性物質質量的20~35% ;
[0032]步驟2,涂布集流體：
[0033]將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20~130°C下干燥5~15min，得到厚 度為20~300μπι的極片，其中，集流體厚度為15~20μπι;
[0034] 步驟3,壓延處理：
[0035] 將極片，置于壓力機上，進行壓延處理，形成18~280μπι厚的電極極片。
[0036] 其中：
[0037] 上述的步驟1中，溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶 劑為幾種混合物時，比例為任意比。
[0038] 上述的步驟2中，集流體為鋁箱或銅箱。
[0039] 上述的步驟2和步驟3中，極片的厚度包括集流體厚度。
[0040] 本發明的采用電極極片，制備超級電容器的方法，包括以下步驟：
[0041] ( - )將電極極片干燥，切成兩張寬相等的帶狀電極，將兩張帶狀電極焊接引線條， 在中間夾入隔膜紙，卷成卷芯，將卷芯真空干燥；
[0042] (二)在真空狀態下，將卷芯浸漬于電解液中；
[0043](三)將卷芯放入鋁殼中封口，制成超級電容器。
[0044]其中，上述的（一）中，電極極片干燥溫度為120°C，干燥時間為lOmin;帶狀電極的 寬度為78mm;隔膜紙厚度為30μπι;卷芯的直徑為32mm，高為82mm;卷芯真空干燥的溫度為120 °C，真空干燥時間為12h;上述的（二）中，電解液濃度為1. OM SBPNBF4/AN;上述的（三）中，鋁 殼的尺寸為Φ 35 X 94，制成2.7V 700F超級電容器。
[0045]所述的超級電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50A)，室溫條件下，進行循環測 試，得到充放電曲線，測定超級電容器的容量為716~719F，內阻為1.8~1.9πιΩ，循環容量 保持率為98.3~99.2%。
[0046] 其中，
[0047] 所述的循環容量保持率為進行10萬次循環后的容量與首次循環的容量比率。
[0048] 本發明的電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，相比于現有技術，有益 效果是：
[0049] (1)向超級電容器電極材料中加入含氟表面活性劑，使得漿料中的電導劑和粘結 劑等在含碳活性物質表面易于分散，分布均勻，在減少用量的同時，易于形成高效的網狀結 構；
[0050] (2)由于該含氟表面活性劑具有良好的鋪展性，因此可以增強極片的導電性，降低 內阻；
[0051] (3)該含氟表面活性劑的加入提高了極片的柔韌性和浸潤性，因此提高了由該極 片制備的大容量超級電容器的循環性能；
[0052] (4)在超級電容器電極材料中加入含氟表面活性劑，得到的電極材料可高效成型 為超級電容器用電極，以及采用該電極構成的超級電容器具有低的內阻和高的靜電容量， 并減少了漏電流。
[0053] (5)本發明可以制備內阻低、靜電容量大的超級電容器用的電極材料，該電極材料 使用于超級電容器的電極及超級電容器。
【附圖說明】
[0054] 圖1為本發明實施例7制備的超級電容器的充放電曲線圖。
【具體實施方式】
[0055] 以下實施例將對本發明作進一步說明，但本發明的內容并不受此實施例的限制。
[0056] 實施例1
[0057] 一種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0.3g的N-丁基-全氟辛基磺 酰胺、6g的PTFE、5g的乙炔黑、40g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0058] 一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0059]步驟1，電極材料的制備：
[0060] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、乙炔黑，進行球 磨、混煉，研磨3h，得到混合物；
[0061 ] (2)向混合物中加入PTFE、40g乙醇和30g去離子水，研磨lh，得到電極材料；
[0062]步驟2,電極極片的制備：
[0063] (1)將電極材料加入30g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0064] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于120°C下干燥5min，得到厚度為 220μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為20μπι;
[0065] (3)將電極極片，置于壓力機上，進行壓延處理，形成200μπι厚(包括集流體厚度）的 電極極片；
[0066]步驟3,超級電容器的制備：
[0067] (1)將電極極片在120°C的干燥lOmin，切成兩張寬為78mm寬帶狀電極，將兩張帶狀 電極焊接引線條，在中間夾入30μηι厚隔膜紙，卷成直徑32mm高82mm卷芯，120 °C真空干燥 12h；
[0068] (2)在真空狀態下，將卷芯浸漬于電解液中，電解液濃度為1.0M SBPNBF4/AN;
[0069] (3)將卷芯放入Φ 35X94鋁殼中封口，制成2.7V 700F超級電容器。
[0070] 實施例2
[0071 ] -種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0 . lg的N-丁基-二（全氟辛 基磺酰胺）、5g的PVDF、6g的ketjen炭黑、30g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0072] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0073]步驟1，電極材料的制備：
[0074] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-丁基-二（全氟辛基磺酰胺）、ketjen炭 黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0075] (2)向混合物中加入PVDF、30g乙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0076]步驟2,電極極片的制備：
[0077] (1)將電極材料加入35g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0078] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0079] 實施例3
[0080] 一種電極材料，由l〇〇g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.3g的N-(3-(N-十二烷基- N，N-二甲基氨基）丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PTFE、lg的CMC、4g的ketjen炭黑、O.lg的乙炔 黑、30g異丙醇和50g去離子水制備而成；
[0081 ] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0082]步驟1，電極材料的制備：
[0083] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-(3_(N-十二烷基-N，N_二甲基氨基)丙基 全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑、乙炔黑，進行球磨、混煉，研磨1.5h，得到混合物；
[0084] (2)向混合物中加入PTFE、CMC、30g異丙醇和50g去離子水，研磨lh，得到電極材料；
[0085]步驟2,電極極片的制備：
[0086] (1)將電極材料加入30g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0087] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0088] 實施例4
[0089] 一種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0.4g的N-乙基-N-(3-(N-十 二烷基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、lg的CMC、5g的乙炔黑、30g乙醇 和50g去離子水制備而成；
[0090] 一種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0091] 步驟1，電極材料的制備：
[0092] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-乙基-N-(3-(N-十二烷基-N，N-二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、乙炔黑，進行球磨、混煉，研磨1.5h，得到混合物；
[0093] (2)向混合物中加入PVDF、CMC、30g乙醇和50g去離子水，研磨40min，得到電極材 料；
[0094]步驟2,電極極片的制備：
[0095] (1)將電極材料加入30g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0096] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0097] 實施例5
[0098] 一種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.6g的N-丁基-N-(3-(N-辛 基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、5g的ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去 離子水制備而成；
[0099] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0100] 步驟1，電極材料的制備：
[0101] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-丁基-N-(3-(N-辛基-N，N-二甲基氨基） 丙基全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0102] (2)向混合物中加入PVDF、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料； [0103]步驟2,電極極片的制備：
[0104] (1)將電極材料加入20g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0105] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0106] 實施例6
[0107] 一種電極材料，由100g比表面積為2000m2/g的活性炭、0.2g的N-(3-(N-辛基-N，N- 二甲基氨基）丙基二(全氟辛基磺酰胺）、5g的PTFE、5g的乙炔黑、50g乙醇和30g去離子水制 備而成；
[0108] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0109] 步驟1，電極材料的制備：
[0110] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-(3_(N-辛基-N，N_二甲基氨基）丙基二 (全氟辛基磺酰胺）、乙炔黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0111] (2)向混合物中加入PTFE、50g乙醇和30g去離子水，研磨1 h，得到電極材料；
[0112] 步驟2,電極極片的制備：
[0113] (1)將電極材料加入20g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0114]步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0115] 實施例7
[0116] -種電極材料，由100g比表面積為1500m2/g的活性炭、0. lg的N-丁基-全氟辛基磺 酰胺、〇.2g的N-(3-(N-十二烷基-N，N-二甲基氨基）丙基全氟辛基磺酰胺、5g的PVDF、5g的 ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去離子水制備而成；
[0117] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0118] 步驟1，電極材料的制備：
[0119] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、N-(3_(N-十二烷 基-N，N-二甲基氨基)丙基全氟辛基磺酰胺、ketjen炭黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到混合 物；
[0120] (2)向混合物中加入PVDF、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0121] 步驟2,電極極片的制備：
[0122] (1)將電極材料加入20g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0123] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0124] 本實施例制備的超級電容器的充放電曲線圖如圖1所示。
[0125] 對比例
[0126] 一種電極材料，由lOOg比表面積為2000m2/g的活性炭、lOg的PVDF、2g的CMC、10g的 ketjen炭黑、50g異丙醇和30g去離子水制備而成；
[0127] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0128] 步驟1，電極材料的制備：
[0129] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭、ketjen炭黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到 混合物；
[0130] (2)向混合物中加入PVDF、CMC、50g異丙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材 料；
[0131] 步驟2,電極極片的制備
[0132] (1)將電極材料加入20g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0133] 步驟2 (2 )、（ 3)和步驟3制備方法同實施例1。
[0134] 各實施例性能測試對比
[0135]在2.7-1.35V的電壓范圍內，恒流(50A)下進行循環測試，在室溫下通過充放電曲 線確定它的容量和內阻，并計算進行10萬次循環后的容量與首次循環的容量比率。測試結 果列于表1中。
[0136]表1
[0139] 由以上測定結果對比可見，采用本發明制備超級電容器電極的方法，制備的超級 電容器容量高，內阻低，循環性能優良。
[0140] 實施例8
[0141] 一種電極材料，由100g活性炭納米管、10g N-丁基-全氟辛基磺酰胺、20g SBR、15g 導電石墨、40g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0142] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0143] 步驟1，電極材料的制備：
[0144] (1)按計量比，向球磨機中加入活性炭納米管、N-丁基-全氟辛基磺酰胺、導電石 墨，進行球磨、混煉，研磨3h，得到混合物；
[0145] (2)向混合物中加入SBR、40g乙醇和30g去離子水，研磨1 h，得到電極材料；
[0146] 步驟2,電極極片的制備：
[0147] (1)將電極材料加入30g去離子水進行調漿，繼續研磨2h，得到電極漿料；
[0148] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20°C下干燥15min，得到厚度為 20μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為15μπι;
[0149] (3)將電極極片，置于壓力機上，進行壓延處理，形成18μπι厚（包括集流體厚度）的 電極極片；
[0150] 步驟3制備方法同實施例1。
[0151] 本實施例，制備的超級電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50Α)，室溫條件下，進 行循環測試，得到充放電曲線，測定超級電容器的容量為717F，內阻為1.8πιΩ，循環容量保 持率為98.6%。
[0152] 實施例9
[0153] 一種電極材料，由100g石墨烯、O.Olg的Ν-乙基-Ν-(3-(Ν-十二烷基-Ν，Ν-二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、o.oig CMC、0.01g的爐黑、30g乙醇和30g去離子水制備而成；
[0154] -種電極材料及電極極片和超級電容器的制備方法，包括以下步驟：
[0155] 步驟1，電極材料的制備：
[0156] (1)按計量比，向球磨機中加入石墨烯、N-乙基-N-(3_(N-十二烷基-N，N_二甲基氨 基)丙基全氟辛基磺酰胺、爐黑，進行球磨、混煉，研磨lh，得到混合物；
[0157] (2)向混合物中加入CMC、30g乙醇和30g去離子水，研磨40min，得到電極材料；
[0158] 步驟2,電極極片的制備：
[0159] (1)將電極材料加入20g去離子水進行調漿，繼續研磨lh，得到電極漿料；
[0160] (2)將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于130°C下干燥5min，得到厚度為 300μπι(包括集流體厚度)的極片，其中，集流體厚度為20μπι;
[0161] (3)將電極極片，置于壓力機上，進行壓延處理，形成280μπι厚(包括集流體厚度）的 電極極片；
[0162] 步驟3制備方法同實施例1。
[0163] 本實施例，制備的超級電容器，在電壓為2.7~1.35V，恒流(50Α)，室溫條件下，進 行循環測試，得到充放電曲線，測定超級電容器的容量為178F，內阻為1.9πιΩ，循環容量保 持率為98.9%。
[0164] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電極材料，其特征在于，所述電極材料由含碳活性物質、含氟表面活性劑、粘結 劑、導電劑和溶劑制備而成；其中，按質量比，含氟表面活性劑：含碳活性物質= 0.01~ 10 % ;粘結劑:含碳活性物質=0.01~20 % ;導電劑:含碳活性物質=0.01~15 % ;溶劑:含 碳活性物質=60~80 % ; 所述的含碳活性物質為高比面積活性炭，活性炭納米管，碳纖維或石墨烯中的一種； 所述的含氟表面活性劑為含氟磺酰胺類化合物A和/或含氟磺酰胺類化合物B中的一種 或幾種的混合物； 含氟磺酰胺類化合物A為含有烷基或聚氧乙烯醚結構特征的化合物，其結構通式為Al 或A2，其中：n>0; Rf為具有碳鏈長度多4的全氟烷基;R為烷基、烯基、烷氧基或氰基中的一 種-含氟磺酰胺類化合物B為含有季銨鹽結構特征的化合物，其結構通式為Bl或B2，其中:Re 為具有碳鏈長度多4的全氟烷基;R1為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R2為烷 基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，R 3為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一 種，R4為烷基、烯基、烷氧基、氰基或羧甲基中的一種，是鹵素負離子或酸根中的一種：所述的粘結劑為含氟樹脂和/或聚烯烴化合物中的一種或幾種； 所述的導電劑為ketjen炭黑、乙炔黑、爐黑、碳纖維VGCF、納米石墨、碳納米管或導電石 墨中的一種或幾種； 所述的溶劑為去離子水，乙醇或異丙醇中的一種或幾種混合物。2. 如權利要求1所述的電極材料，其特征在于，所述的電極材料，按質量比，含氟表面活 性劑:含碳活性物質=〇. 05~5 % ;粘結劑:含碳活性物質=0.5~10 % ;導電劑:含碳活性物 質=0· 5~10% 〇3. 如權利要求1中所述的電極材料，其特征在于，所述的鹵素負離子為氟離子、氯離子、 溴離子或碘離子，所述的酸根包括HSO^或RCOO_;所述的含氟樹脂包括聚偏二氟乙烯或聚四 氟乙烯;所述的聚烯烴化合物包括丁苯橡膠或羧甲基纖維素。4. 權利要求1中所述的電極材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1)按計量比，向球磨機中加入含碳活性物質、含氟表面活性劑、導電劑，進行球磨、混 煉，研磨1~3h，得到混合物； (2)按計量比，向混合物中加入粘結劑和溶劑，研磨40~60min，得到電極材料，其中，加 入的溶劑質量為含碳活性物質質量的60~80%。5. 如權利要求4所述的電極材料的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為去離子水，乙 醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾種混合物時，比例為任意比。6. 采用權利要求1所述的電極材料，制備電極極片的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，調漿： 將電極材料加入溶劑進行調漿，研磨1~2h，得到電極漿料，其中，溶劑質量為含碳活性 物質質量的20~35%; 步驟2，涂布集流體： 將電極漿料均勻地涂布于集流體的兩面，并于20~130°C下干燥5~15min，得到厚度為 20~300μπι的極片，其中，集流體厚度為15~20μπι; 步驟3,壓延處理： 將極片，置于壓力機上，進行壓延處理，形成18~280μπι厚的電極極片。7. 如權利要求6所述的電極極片的制備方法，其特征在于，所述的溶劑為去離子水，乙 醇或異丙醇中的一種或幾種混合物，其中，溶劑為幾種混合物時，比例為任意比；所述的步 驟2中，集流體為鋁箱或銅箱。8. 采用權利要求6所述的電極極片，制備超級電容器的方法，其特征在于，包括以下步 驟： (一) 將電極極片干燥，切成兩張寬相等的帶狀電極，將兩張帶狀電極焊接引線條，在中 間夾入隔膜紙，卷成卷芯，將卷芯真空干燥； (二) 在真空狀態下，將卷芯浸漬于電解液中； (三) 將卷芯放入鋁殼中封口，制成超級電容器。9. 如權利要求8所述的超級電容器的制備方法，其特征在于，所述的（一）中，電極極片 干燥溫度為120 °C，干燥時間為IOmin;帶狀電極的寬度為78mm;隔膜紙厚度為30μπι;卷芯的 直徑為32mm，高為82mm;卷芯真空干燥的溫度為120°C，真空干燥時間為12h;上述的（二）中， 電解液濃度為1.0M SBPNBF4/AN;上述的（三）中，鋁殼的尺寸為Φ35Χ94,制成2.7V 700F超 級電容器。10. 如權利要求8所述的超級電容器的制備方法，其特征在于，所述方法制備的超級電 容器在電壓為2.7~1.35V，恒流(50A)，室溫條件下，進行循環測試，得到充放電曲線，測得 超級電容器的容量為716~719F，內阻為1.8~1.9mΩ，循環容量保持率為98.3~99.2%。
【文檔編號】H01G11/36GK106024411SQ201610592100
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月26日
【發明人】李文生, 常亮, 劉永久, 張紫方
【申請人】錦州凱美能源有限公司