一种提高超级电容器容量的电极的制备方法

摘要

一种可提高超级电容器容量的电极的制备方法，包括以下步骤：把粉状电极材料放入密闭容器内，开启真空系统，将容器内压力降到0.01MPa以下；打开电解质入口阀门，电解质溶液进入密闭容器，与电极材料相接触，浸入电极材料的微孔内，直至密闭容器内压强达到常压；将浸过电解质溶液的电极材料与聚四氟乙烯(PTFE)乳液在容器中混合，并向容器内加入适量乙醇，混合均匀；将混合的乳液置于摄氏40Γ50度水浴中隔水保温，使聚四氟乙烯(PTFE)分离出液体形成凝胶；取固相物质压制成一定厚度的电极板片，裁成工作电极需要的尺寸。本发明的优点是：超级电容器的电极的制备方法比较简便，制得的电极对提高超级电容器的容量效果明显。

权利要求

1.一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的提高超级电容器容量的电极的制备方法包括以下步骤：

1)把粉状电极材料放入一个带有电解质入口阀门的密闭容器内，开启真空系统，将该密闭容器内压力降到0.01Mpa以下；

2)打开密闭容器的电解质入口阀门，电解质溶液在大气压力下，进入密闭容器内，与电极材料相接触，浸入电极材料的微孔内，直至密闭容器内压强达到常压后，将电解质溶液放出；

3)将经过步骤2浸过电解质溶液的电极材料从密闭容器中取出，与聚四氟乙烯(PTFE)乳液在容器中混合，并向容器内加入适量乙醇，充分搅拌，混合均匀；

4)将经过步骤3混合的乳液置于40～50摄氏度水浴中隔水保温，至聚四氟乙烯(PTFE)乳液分离出液体形成凝胶；

5)取经过步骤4分离出的固相物质——凝胶，在压力下压制成一定厚度的电极薄板片，再将压制好的电极薄板片裁成工作电极需要的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的粉状电极材料是碳粉和金属氧化物粉末中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的进入密闭容器内的电解质溶液是稀硫酸。

说明书

技术领域

本发明涉及电容器技术，尤其涉及超级电容器的电极的制备方法

技术背景

电容器是一种能储存电能的设备与器件，由于它的使用能避免电子仪器与设备因电源瞬间切断或电压偶尔降低而产生的错误动作，所以它作为备用电源被广泛应用于声频、视频设备，如电话机、传真机及计算机等通讯设备和家用电器中。电容器依其发展阶段和用途的不同，有多种类型，如电解电容器、瓷介电容器、有机薄膜电容器、铝电解电容器、钽电解电容器和双电层电容器。其中双电层电容器，又叫电化学电容器，是一种相对新型的电容器，它的出现使电容器的上限容量提高了3～4个数量级。

双电层电容器电容的产生主要基于电极/电解液界面上电荷分离所产生的双电层电容，如碳电极电容器；随后还发展了由贵金属和贵金属氧化物电极、导电聚合物等组成的超级电容器——法拉第准(假)电容器，其电容的产生是基于电活性离子在贵金属电极表面发生欠电位沉积，或在贵金属氧化物电极表面发生的氧化还原反应而产生的吸附电容。

无论是双电层电容器还是法拉第准(假)电容器，提高电容器容量的有效方法都是提高电极材料的比表面积。双电层电容器通常采用高比表面积的活性碳；法拉第准(假)电容器通常采用纳米粒度的金属氧化物。但是，只有电极材料内的微孔内表面能够与电解质接触，这部分面积才能产生电容。现有的双电层电容器和法拉第准(假)电容器的不足在于，多孔电极表面积的主要部分是微孔，由于电解质溶液表面张力的作用，使电解质溶液很难进入到多孔电极的微孔内，导致电极材料表面积利用率低，甚至产生有的碳电极材料比表面积很大，但制成电容器后电容却不大的现象。

发明内容

本发明提出了一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，本发明的原理是负压下向电极微孔材料内灌入电解质，提高电极比表面积的利用率，克服现有技术的不足。本发明的技术方案是：一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的提高超级电容器容量的电极的制备方法，包括以下步骤：
1、把粉状电极材料放入一个带有电解质入口阀门的密闭容器内，开启真空系统，将密闭容器内压力降到0.01Mpa以下；
2、打开密闭容器的电解质入口阀门，电解质溶液在大气压力下，进入密闭容器内，与电极材料相接触，浸入电极材料的微孔内，直至密闭容器内压强达到常压后，将电解质溶液放出；
3、将经过步骤2浸过电解质溶液的电极材料从密闭容器中取出，与聚四氟乙烯(PTFE)乳液在容器中混合，并向容器内加入适量乙醇，充分搅拌，混合均匀；
4、将经过步骤3混合的乳液置于摄氏40～50度水浴中隔水保温，至聚四氟乙烯(PTFE)分离出去液体形成凝胶；
5、取经过步骤4分离出的固相物质——凝胶，将其在压力下压制成一定厚度的电极薄板片，再将压制好的电极薄板片裁成工作电极需要的尺寸。
本发明所述的一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的粉状电极材料是碳粉和金属氧化物粉末中的任意一种。
本发明所述的一种提高超级电容器容量的电极的制备方法，其特征在于所述的进入密闭容器内的电解质溶液是水和稀硫酸中的任意一种。
本发明的优点是：超级电容器的电极的制备方法比较简便，制得的电极对提高超级电容器的容量效果明显。

附图说明

本发明有附图2副，其中
附图1是用本发明方法——真空灌入水的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线与未灌入水的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线比较图。
附图2是用本发明方法——真空灌入稀硫酸的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线与未灌入稀硫酸的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线比较图。
附图中，实线表示用本发明方法采用真空灌入电解质溶液的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线，虚线未用本发明方法处理的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线

具体实施方式

事例1：
称取200mgBP2000碳粉放入三口烧瓶反应器中，连接抽真空装置，将反应器压力降到0.01Mpa，打开进水阀，水以水蒸气的形式在真空条件下进入碳粉孔隙中。装置内压强达到常压后，将碳粉与30％的PTFE乳液200g混合均匀后，加入适量乙醇，并在40～50度水浴上加热，使PTFE凝胶，液固分离后，把固相压制成0.5mm厚电极板，裁出2cm2大小一片作为工作电极。将该工作电极及以铂金网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，0.5mol/L硫酸为电解质组成测试电容，在电化学工作站上对工作电极进行循环伏安扫描，测定其电容值，图1是用本发明方法——真空灌入水的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线与未灌入水的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线比较图
实例2：
称取200mgBP2000碳粉放入三口烧瓶反应器中，连接抽真空装置，将反应器压力降到0.01Mpa，打开进水阀，0.5mol/L的硫酸在真空条件下进入碳粉孔隙中。装置内压强达到常压后，将碳粉与30％的PTFE乳液200g混合均匀后，加入适量乙醇，并在40～50度水浴上加热，使PTFE凝胶，液固分离后，把固相压制成0.5mm厚电极，裁出2cm2大小一片作为工作电极，将该工作电极及以铂金网为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，以0.5mol/L硫酸为电解质组成的测试电容，在电化学工作站上对工作电极进行循环伏安扫描，测定其电容值，图2是用本发明方法——真空灌入稀硫酸的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线与未灌入稀硫酸的珍珠黑2000(BP2000)电极材料循环伏安曲线比较图
由图1、图2的曲线可以看出，经过本发明处理的电极的电容量明显高于未经处理的电极的电容量。