具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法
专利汇可以提供具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有膨胀 石墨 / 石墨烯 / 活性炭 的超级电容器的制备方法，所述超级电容器的 电极 由若干层集电极和活性电极膜组合而成，其特征是所述活性电极膜包括下列重量原料组份：预处理膨胀石墨1-80份、石墨烯1-80份、活性炭1-80份、粘结剂3-20份、 导电性 碳 1-20份，将以上5种原料混合均匀成型后即为活性电极膜。本 发明 的技术效果是：电极原料便宜易于大量获取；电极及储能装置制备工艺简单可大规模生产；储能装置 能量 密度 高、功率密度高、最大充电率大、内部 泄漏 电流 小、等效 串联 电阻 小和寿命长。因此具有重要的工业应用价值。，下面是具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法专利的具体信息内容。
1. 一种具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，所述超级电容器的电极由若干层集电极和活性电极膜组合而成，其特征是所述活性电极膜包括下列重量原料组份：预处理膨胀石墨1-80份、石墨烯1-80份、活性炭1-80份、粘结剂3-20份、导电性碳
1-20份，将以上5种原料混合均匀成型后即为活性电极膜。
2.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是电容器包括集电极、活性电极膜和多孔隔离体，从上而下依次连接集电极、活性电极膜、多孔隔离体、活性电极膜、集电极组装成电容器，活性电极膜和多孔隔离体浸泡在电解液中。
3.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是所述的电容器包括集电极、活性电极膜和多孔隔离体，从上而下依次连接多孔隔离体、活性电极膜、集电极、活性电极膜、多孔隔离体、活性电极膜、集电极、活性电极膜形成电容器。
4.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是所述预处理膨胀石墨，处理方法为：将膨胀石墨与水混合后加入分散剂再进行研磨处理，最后干燥；处理过程中用的分散剂可以是可选的以下试剂的一种或多种：聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸盐；处理过程中的研磨可以是可选的以下设备的一种或多种：各种球磨机、各种冲击式磨机、行星磨磨机、盘式磨粉机、针盘式磨粉机、反向喷嘴气流粉碎机、流床气流粉碎机、锤式粉碎机机、费里茨磨粉机、对转搅拌机、辊式破碎机、机械融合处理器甚至研钵研磨。
5.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是粘结剂可以包括聚四氟乙烯和／或各种其他氟聚合物颗粒、或聚丙烯、或聚乙烯、或共聚物。
6.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是混合方式可为干混或预湿混后干混来完成；干混操作可包括通过将相应成分的处理后膨胀石墨与石墨烯、活性炭、可选的导电性碳和粘结剂进行干混来混合；预湿混后干混操作可包括将相应成分的预处理后膨胀石墨与石墨烯、活性炭、可选的导电性碳在水或酒精中湿混均匀，干燥后和粘结剂进行干混来混合；混合操作处理可选以下设备的一种或多种：各种球磨机、各种冲击式磨机、行星磨磨机、盘式磨粉机、针盘式磨粉机、反向喷嘴气流粉碎机、流床气流粉碎机、锤式粉碎机机、费里茨磨粉机、对转搅拌机、辊式破碎机、机械融合处理器甚至研钵研磨；干燥可选择一切自然或/和电热干燥法。
7.根据权利要求1所述的具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法，其特征是所述电容器包括超级电容器、双电层电容器、电化学电容器、超电容器、黄金电容、法拉电容所有电能存储装置。
具有膨胀石墨/石墨烯/活性炭的超级电容器的制备方法
技术领域
背景技术
式（1）中，E表示存储的有效能量，C 代表电容，V是带电电容器的电压，ER是电容器内阻消耗的能量。因此，电容器能够储存的最大有效能量(Em)可由下式给出：
(2)
式（2）中，Vr代表电容器的额定电压。该式表明，电容器的有效能量储存能力取决于它的电容、额定电压以及它的内阻，增大电容和额定电压，降低内阻对于提高电容器的有效储能性能是很重要的。
式(3)中C代表电容，ε 是电解液介电常数，S 为电极有效表面积，d 为电极距离。可见，对于电极材料来说，电容器的电容主要取决于电极材料的有效表面积。
具体实施方式
操作106中可提供具有大比表面积和高导电性的石墨烯。在操作105中，可以使用多种粘结剂中的一种或多种，该粘结剂可以包括聚四氟乙烯（也被称为PTFE或商品名“Teflon”）。
在操作101膨胀石墨预处理中，膨胀石墨的预处理工艺是将膨胀石墨与水混合后加入分散剂再进行研磨处理，最后干燥。处理过程中用的分散剂可以是可选的以下试剂的一种或多种：聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸盐；处理过程中的研磨可以是可选的以下设备的一种或多种：各种球磨机、各种冲击式磨机、行星磨磨机、盘式磨粉机、针盘式磨粉机、反向喷嘴气流粉碎机、流床气流粉碎机、锤式粉碎机机、费里茨磨粉机、对转搅拌机、辊式破碎机、机械融合处理器甚至研钵研磨。干燥设备可以用可选的一切自然或电加热方式或设备。在本发明的混合或掺和操作121中，可以将一种或多种膨胀石墨、石墨烯、活性炭、导电性碳和分散剂掺和或混合，与水混合后再进行研磨混合处理，最后干燥。处理过程中用的分散剂可以是可选的以下试剂的一种或多种：聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸盐；研磨混合处理过程中的研磨可以是可选的以下设备的一种或多种：
各种球磨机、各种冲击式磨机、行星磨磨机、盘式磨粉机、针盘式磨粉机、反向喷嘴气流粉碎机、流床气流粉碎机、锤式粉碎机机、费里茨磨粉机、对转搅拌机、辊式破碎机、机械融合处理器甚至研钵研磨。干燥设备可以用可选的一切自然或电加热方式或设备。研磨混合处理通常是将两种或多种混合在一起。可选择地，在某些实施方式中，可以省去膨胀石墨、石墨烯、活性炭、导电性碳成分中的一种和／或几种及一些操作。在本发明的混合或掺和操作
120中，可以将一种或多种121操作处理后的物料和粘结剂掺和或混合。所有可能的实施方式中膨胀石墨、石墨烯、活性炭、导电性碳和粘结剂并没有限制于特定品牌或供应商。 [0032] 在混合工艺120中，粘结剂比例以重量计约3%至约20%。通过这样的混合过程得到的产品可以用辊压、层压生产电极膜。然后可将该膜结合至集电体。结合采用传导性粘合中间层将电极膜结合至集电体。集电体可以是连续的金属箔、金属网，或无纺金属织物。
金属集电体为电极膜提供连续的电传导衬底。可以在结合之前对集电体进行预处理以增强其附着特性。集电体的预处理可以包括机械粗磨、化学点蚀和／或表面活化处理，例如：电晕放电、活性等离子体、紫外线、激光或本领域技术人员已知的高频处理方法。 [0033] 图3以高度概括的方式示出了可用于超级电容器或双层电容器的电极组件200的横截面。在图3中，组件200的元件以下述顺序设置：第一集电体205、活性电极第一膜210、多孔隔离体220、活性电极第二膜230和第二集电体235。在一些实施方式中，在电极膜210的结合之前可将导电性粘附层设置于集电体205上（类似地在对应于膜230的集电体235上）。在图4中，活性电极第一膜210为双层膜，第一集电体205在210中，相应的，活性电极第二膜230也为双层膜，第二集电体235在230中，形成了电容器，即：每一集电体都具有附着于两侧的活性材料膜。然后还可以包括其他的多孔隔离体220A，形成电容器组。膜
210和230利用图1中所获得的活性电极材料来制造。图3、图4所示的电极组件200示例性超级电容器进一步包括电解液和用于容纳电解液的容器。在许多实施方式中，集电体205和235可由铝箔制成，多孔隔离体220可由陶瓷、纸、聚合物、聚合物纤维、玻璃纤维中的一种或多种制成，以及在一些实施例中电解质溶液包括/可以为1.5M四甲铵四氟硼酸盐PC或乙腈溶剂有机溶液、氢氧化钾或硫酸、硫酸铵水溶液。
10%无水乙醇20分钟搅拌磨搅拌均匀；辊压成膜；205、235为不锈钢片；210、230为0.6mm厚膜；220为多孔聚合物纤维；205与210、235与230间的粘结为电化学惰性导电胶；电解液为1.5 M四甲铵四氟硼酸盐PC溶液。封装成图3超级电容器装置后，测得装置比电容为
170F/g，内阻为2.0欧姆。
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