一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710691401.X | 申请日 | 2017-08-14 | 公开(公告)号 | CN107527749A | 公开(公告)日 | 2017-12-29 |
| 申请人 | 苏州海凌达电子科技有限公司; | 发明人 | 黄啸谷; 张其土; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种致密低 电阻 的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质 纤维 100份、聚偏氟乙烯纤维15~20份、丙 酮 25~30份、二甲基乙酰胺100~110份、陶瓷纤维10~20份、SAF超吸 水 纤维10~20份、 氧 化锌1~2份、阳离子 淀粉 2~4份、 醋酸 乙烯酯乳液5~15份。本发明同时公开了一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法。本发明首先将聚偏氟乙烯纤维进行纺丝加工制得厚度为6~8μm的纺丝膜，然后采用湿法 无纺布 工艺将基质纤维制成非织造布，经 热压 的方式将两者结合成本发明的一种致密、低电阻的超级电容器隔膜材料。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，其特征在于，由以下重量份数的原料组成： |
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| 说明书全文 | 一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及电化学材料制备领域，尤其涉及一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料及其制备方法。 背景技术[0003] 超级电容器隔膜材料位于两个多孔化碳电极之间，与电极一起完全浸润在电解液中，在反复的充放电过程中起到隔离的作用，阻止电子传导，防止两极之间接触造成的内部短路。这就要求隔膜材料是电子的绝缘体，具有良好的隔离性能，并且其孔隙应尽可能小于电极表面活性物质的最小粒径。 [0004] 大功率性是超级电容器的一个重要特性，隔膜是产生内阻的主要因素，隔膜作为超级电容器的重要组成部分，对超级电容器的性能有着重要影响。降低内阻提高功率性能的一个重要内容是降低隔膜的电阻。现有技术中的电容器隔膜材料较厚，孔隙率较低。进而导致了隔膜的电阻较大以及易导致电极短路，在一定程度上限制了超级电容器电性能的发挥。 发明内容[0005] 针对现有技术不足，本发明提供了一种致密、低电阻的超级电容器隔膜材料及其制备方法。 [0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15 20份、丙酮25 30~ ~份、二甲基乙酰胺100 110份、陶瓷纤维10 20份、SAF超吸水纤维10 20份、氧化锌1 2份、阳~ ~ ~ ~ 离子淀粉2 4份、醋酸乙烯酯乳液5 15份。 ~ ~ [0007] 进一步地，所述的基质纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维中的一种或几种的混合。 [0008] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至50 60℃并~ 加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压 11kV、接收距离15cm、供液速率1mL/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6 8μm的纺丝膜； ~ （2）将基质纤维置于30 40倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液一； ~ （3）将陶瓷纤维、SAF超吸水纤维、氧化锌以及阳离子淀粉加入到步骤（2）所得的悬浮液一中，用搅拌机高速搅拌至均匀，得悬浮液二； （4）将醋酸乙烯酯乳液与步骤（3）所得的悬浮液二混合，使用打浆机打浆，制得混合液； （5）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（4）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度 120 130℃，得到非织造布基布； ~ （6）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（5）得到的非织造基布上，经120 130℃热辊热~ 压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。 [0009] 进一步地，所得隔膜材料的厚度为50 100μm。~ [0010] 与现有技术相比，本发明具备的有益效果为：本发明首先将聚偏氟乙烯纤维进行纺丝加工制得厚度为6 8μm的纺丝膜，然后采用湿~ 法无纺布工艺将基质纤维制成非织造布，经热压的方式将两者结合成本发明的超级电容器隔膜材料。通过数次实验获得最佳的重量份配比和纺丝条件，使制得的纺丝膜单纤维均匀性好，具有丰富的空隙和较大的比表面积，与多种协同起效原料结合制得的非织造布热粘合，获得了致密、低电阻的超级电容器隔膜材料。 具体实施方式[0011] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。以下实施例只是对本发明做描述性的说明，不能以此限定本发明的保护范围。 [0012] 而且，本发明中所使用的原料，如无特殊规定，均为常规的市售产品；同样的，所使用的方法如无特殊规定，均为常规的生产方法。 [0013] 实施例1：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维18份、丙酮28份、二甲基乙酰胺105份、陶瓷纤维15份、SAF超吸水纤维15份、氧化锌1.5份、阳离子淀粉3份、醋酸乙烯酯乳液10份；所述的基质纤维为聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合。 [0014] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至55℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kV、接收距离15cm、供液速率1mL/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6 8μm的纺丝膜； ~ （2）将基质纤维置于35倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液一； （3）将陶瓷纤维、SAF超吸水纤维、氧化锌以及阳离子淀粉加入到步骤（2）所得的悬浮液一中，用搅拌机高速搅拌至均匀，得悬浮液二； （4）将醋酸乙烯酯乳液与步骤（3）所得的悬浮液二混合，使用打浆机打浆，制得混合液； （5）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（4）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度 125℃，得到非织造布基布； （6）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（5）得到的非织造基布上，经125℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。 [0015] 实施例2：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15份、丙酮25份、二甲基乙酰胺100份、陶瓷纤维10份、SAF超吸水纤维10份、氧化锌1份、阳离子淀粉2份、醋酸乙烯酯乳液5份；所述的基质纤维为聚乙烯纤维。 [0016] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至50℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kV、接收距离15cm、供液速率1mL/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6 8μm的纺丝膜； ~ （2）将基质纤维置于30倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液一； （3）将陶瓷纤维、SAF超吸水纤维、氧化锌以及阳离子淀粉加入到步骤（2）所得的悬浮液一中，用搅拌机高速搅拌至均匀，得悬浮液二； （4）将醋酸乙烯酯乳液与步骤（3）所得的悬浮液二混合，使用打浆机打浆，制得混合液； （5）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（4）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度 120℃，得到非织造布基布； （6）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（5）得到的非织造基布上，经120℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。 [0017] 实施例3：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维20份、丙酮30份、二甲基乙酰胺110份、陶瓷纤维20份、SAF超吸水纤维20份、氧化锌2份、阳离子淀粉4份、醋酸乙烯酯乳液15份；所述的基质纤维为聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合。 [0018] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，包括以下步骤：（1）纺丝膜的制备：将丙酮和二甲基乙酰胺于常温下混合均匀，然后加热至60℃并加入聚偏氟乙烯纤维，保温搅拌至溶液均匀透明，除泡静置后得到纺丝液，在纺丝电压11kV、接收距离15cm、供液速率1mL/h条件下静电纺丝2h，制得厚度为6 8μm的纺丝膜； ~ （2）将基质纤维置于40倍重量份的水中，置入打浆机中打浆，制得悬浮液一； （3）将陶瓷纤维、SAF超吸水纤维、氧化锌以及阳离子淀粉加入到步骤（2）所得的悬浮液一中，用搅拌机高速搅拌至均匀，得悬浮液二； （4）将醋酸乙烯酯乳液与步骤（3）所得的悬浮液二混合，使用打浆机打浆，制得混合液； （5）采用圆网或长网市售成型设备对步骤（4）制得的混合液进行单层或多层成型，然后采用压榨设备进行压榨脱水，制得成型基布，采用热轧机对成型基布进行热轧处理，温度 130℃，得到非织造布基布； （6）将步骤（1）所得的纺丝膜覆盖在步骤（5）得到的非织造基布上，经130℃热辊热压结合，冷却剪切后得到本发明的隔膜材料。 [0019] 实施例4：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维15份、丙酮30份、二甲基乙酰胺100份、陶瓷纤维20份、SAF超吸水纤维10份、氧化锌2份、阳离子淀粉2份、醋酸乙烯酯乳液15份；所述的基质纤维为聚酯纤维。 [0020] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。 [0021] 实施例5：一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料，由以下重量份数的原料组成：基质纤维100份、聚偏氟乙烯纤维16份、丙酮29份、二甲基乙酰胺108份、陶瓷纤维12份、SAF超吸水纤维16份、氧化锌1份、阳离子淀粉3份、醋酸乙烯酯乳液12份；所述的基质纤维为聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维的混合。 [0022] 所述的一种致密低电阻的超级电容器隔膜材料的制备方法，其具体步骤同实施例1。 [0023] 本发明的超级电容器隔膜材料致密度明显提高，使用本发明隔膜的超级电容器与使用现有技术中常用的聚丙烯纤维基隔膜或聚丙烯纤维基改性隔膜的超级电容器相比，内阻明显降低，产品的一致性得到显著的提高，而且超级电容器比功率得到提高。本发明获得的超级电容器隔膜材料为一种致密、低电阻、高强度的超级电容器专用隔膜。 [0024] 应当再次指出的是，上述实施例所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化或改进，均应仍归属于本发明的保护范围之内。 |
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