本申请涉及电化学储能器件,尤其涉及一种干法膜片及其制备方法和应用。
背景技术:
1、超级电容器是一类新型储能器件,其原理是导电材料在电极表面-电解质界面进行快速充放电来实现对能量的存储与释放。超级电容器的主要由电极、隔膜、外壳以及填充在器件内的电解质溶液组成,其中电极(包括集流体和设于集流体表面的膜片)是超级电容器的核心部件,对超级电容器的性能起到决定性作用。
2、目前超级电容器的膜片多数采用湿法和干法制成。湿法制备的膜片中,溶剂的残留使超级电容器的自放电大,漏电流较大,使用寿命也没有干法膜片的使用寿命长。因此,采用干法制备电极的膜片具有一定优势。干法膜片技术最早应用于超级电容器领域,随着二次电池(例如,锂电池)行业的快速发展,近年来干法膜片技术也开始应用于二次电池领域。
3、但是,现有的制备方法制得的干法膜片,压实密度和面积比容量都有待提升。此外,现有技术的膜片,其厚度最大为400μm左右,无法做的更厚,因为更厚的膜片容易开裂、掉粉,影响电化学性能。
技术实现思路
1、有鉴于此,本申请提出一种干法膜片的制备方法,以提升干法膜片的压实密度、面积比容量和厚度。
2、另,还有必要提供一种由上述制备方法制备而成的干法膜片及其应用。
3、本申请一实施方式提供一种干法膜片的制备方法,包括如下步骤:将导电剂、粘结剂和活性炭进行混合处理,得到预混粉料;将所述预混粉料进行纤维化处理,得到纤维化粉体;将所述纤维化粉体进行造粒;将造粒后的纤维化粉体挤压成型,得到挤压膜片,所述挤压膜片的厚度为500μm~1000μm;配置混合溶液,所述混合溶液包括甲基苯磺酸钠溶液和甲醇,所述甲基苯磺酸钠溶液的浓度为0.3mol/l~0.5mol/l,所述甲基苯磺酸钠溶液和甲醇的体积比为(8~10):1;将所述挤压膜片置于所述混合溶液中并冷却,得到冷却溶液;将导电聚合物单体溶解在所述混合溶液中,然后加入至所述冷却溶液中反应,以在所述挤压膜片的表面生成导电聚合物涂层;将反应后的挤压膜片进行清洗、干燥,得到所述干法膜片。
4、一种实施方式中,所述导电聚合物单体包括吡咯、苯胺、噻吩。所述导电聚合物单体在所述混合溶液中的浓度为0.1mol/l~0.2mol/l。
5、一种实施方式中,所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
6、一种实施方式中,所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚四氟乙烯的衍生物、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙二醇、壳聚糖中的一种或多种。
7、一种实施方式中,所述纤维化处理的步骤在气流粉碎机中进行,所述气流粉碎机的进气压力为1mpa~3mpa,粉碎压力为1mpa~6mpa。
8、一种实施方式中,所述造粒步骤在造粒机中进行,所述造粒机的造粒温度为40℃~80℃,转速为20rpm~150rpm。造粒后的纤维化粉体的粒径为0.2mm~5mm。
9、一种实施方式中,所述挤压成型的步骤在辊压机中进行,所述辊压机的温度50℃~200℃。所述辊压机包括至少两个辊筒,两个辊筒的速比为0.5~8,辊缝的距离为0.5μm~2mm。
10、一种实施方式中,在所述混合处理的步骤之前,所述制备方法还包括:将活性炭进行干燥处理,烘干的温度为120℃~130℃,时间为8h~12h。
11、本申请一实施方式提供一种干法极片,其包括集流体和设于所述集流体的表面的干法膜片,所述干法膜片由如上所述的制备方法制备而成。
12、本申请一实施方式提供一种电化学储能器件,其包括如上所述的干法极片。
13、本申请干法膜片的制备方法具有工艺简单、环保、能耗低等优点。本申请干法膜片的压实密度提高15%~20%,有利于提高电化学储能器件的能量密度。本申请的干法膜片在保持其电化学性能稳定的前提下,还具有较高的厚度(500μm~1000μm),有利于提高电化学储能器件的能量密度。本申请在膜片的表面沉积导电聚合物涂层,该涂层使干法膜片具有较高的面积比容量,从而能提高超级电容的容量。本申请干法膜片制备的扣式超级电容器自放电小,漏电流比小,提高了超级电容器的比能量、比功率和使用寿命。
1.一种干法膜片的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述导电聚合物单体包括吡咯、苯胺、噻吩,所述导电聚合物单体在所述混合溶液中的浓度为0.1mol/l~0.2mol/l。
3.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述粘结剂包括聚四氟乙烯、聚四氟乙烯的衍生物、聚偏二氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素、海藻酸钠、聚乙二醇、壳聚糖中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述纤维化处理的步骤在气流粉碎机中进行,所述气流粉碎机的进气压力为1mpa~3mpa,粉碎压力为1mpa~6mpa。
6.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述造粒步骤在造粒机中进行,所述造粒机的造粒温度为40℃~80℃,转速为20rpm~150rpm;造粒后的纤维化粉体的粒径为0.2mm~5mm。
7.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,所述挤压成型的步骤在辊压机中进行,所述辊压机的温度50℃~200℃,所述辊压机包括至少两个辊筒,两个辊筒的速比为0.5~8,辊缝的距离为0.5μm~2mm。
8.如权利要求1所述的干法膜片的制备方法,其特征在于,在所述混合处理的步骤之前,所述制备方法还包括:将活性炭进行干燥处理,烘干的温度为120℃~130℃,时间为8h~12h。
9.一种干法极片,其特征在于,包括集流体和设于所述集流体的表面的干法膜片,所述干法膜片由如权利要求1至8任一项所述的制备方法制备而成。
10.一种电化学储能器件,其特征在于,包括如权利要求9所述的干法极片。
