正極および負極の水ベースのスーパーキャパシタ電極およびその調製方法

要約：この論文では、正極と負極を備えた水ベースのスーパーキャパシタの材料、式、バッチ処理プロセス、およびコーティングプロセスを研究し、優れた性能の電極を準備しました。ネガティブスラリーの固形分と粘度は23％と18Pasに達し、均一性が良好です。コーティングプロセス制御により、完成した電極に良好な接着特性を持たせ、表面抵抗を低くします。正の表面抵抗は約1100Ω、負の表面抵抗は約132Ωです。電極を組み立てた後、正と負の共通極を持つ水ベースのスーパーキャパシタの動作電圧は1.6vに達する可能性があります。これは、従来の水ベースのスーパーキャパシタの動作電圧の2倍であり、スーパーキャパシタのエネルギー密度を大幅に向上させます。

キーワード：正および負の共通電極水ベースのスーパーキャパシタ技術

一つ、まえがき

スーパーキャパシターは電気化学キャパシターとしても知られており[1-3]、電気自動車の上り坂での始動、加速、運転に非常に重要です。従来のスーパーキャパシタの比エネルギーは非常に低いため、電気自動車だけのエネルギー源として使用することは不可能です。したがって、スーパーキャパシタの比電力と比エネルギーを改善することができ[4]、補助エネルギーとして大きな利点があります[5]。車内では、いつスタートしてすぐに登ると大電流と高電力が得られ、主電源の急速充電による通常の運転では、ブレーキ高速ストレージジェネレーターが大電流を生成すると、電気の大電流充電バッテリーの制限を減らすことができます車両とバッテリーの寿命を大幅に延ばし、電気自動車の改良が実用的であり、燃料セル電気自動車の始動があります。充電と放電の全プロセスにおいて、スーパーキャパシタには化学反応、高速回転またはその他の機械的運動、環境への汚染[6]、およびノイズがありません。それらは構造が単純で、軽量で体積が小さいため、より理想的なエネルギーアキュムレータになっています。

この論文では、正と負の共通極を持つ水ベースのスーパーキャパシタの電極を研究します。この電極は、内部抵抗が小さく高電圧であるという最大の利点を持つスーパーキャパシタ[7-8]を得るための組み立てに使用されます。その単一の動作電圧は1.6vに達する可能性があり、これは従来の水ベースのスーパーキャパシタの電圧の1倍です。

第二に、実験

当社製の正極と負極を備えた水性スーパーキャパシタは、電極、ポリプロピレンフィルム[9]、電解質、シェルの4つのユニットで構成されています。電極は、連続積層のために電子をブロックするイオンを備えた膜によって互いに分離されており、金属シェルに組み立てられ、電解質が注入されて密封されます。

（1）電極製造方法

1.正極材料と負極材料の比率とスラリーの調製プロセス

バインダー（PTFE）を蒸留水真空混合タンクに加え、0.5時間混合してPTFEを均一に分散させ、導電剤SP（ハイトレミー、スイス）とCNTスラリー（北京デイナイテクノロジー株式会社、中国）を2時間から完全に分散させて攪拌し、マンガン酸リチウム（hunan shanshan technology co。、LTD。、China）を加え、均一なアノードペーストを形成して3時間攪拌し、最終粘度5〜6.5 Paを貼り付けます。S、固形分は約55％、結合する材料LMOの品質パーセンテージ：PTFE：SP：CNT = 92：3：2：3。 CMC（モデルA30000、アメリカ）を蒸留水真空混合タンクに加え、2時間混合して、CMCを完全に溶解させ、導電剤SP（ハイトレミー、スイス）とCNTスラリー（北京日内技術株式会社、中国）を加えます。 2時間攪拌して完全に分散させ、次に活性炭AC（比表面積2000 + 100 m2 / g、Shanghai of Carbon Material Co.、LTD。）を追加します。4時間攪拌して完全に分散させ、SBR（50％水溶液、shenzhen kuyt Material co。、LTD。）溶液を1時間攪拌して均一なアノードペーストを形成します。スラリーの最終粘度は16〜18pa.s、固形分は約25％、材料の質量百分率はAC：CMC：SPでした。 ：CNT：SBR = 90.5：2：2：3：2.5。

2.正極と負極の共通電極の製造工程

正極と負極のスラリーは、絶縁ベーキングオーブンの特別な上層と下層のコーティング機でコーティングされます。正極表面密度（150 10）g / m2および負極表面密度（268 5）g / m2の技術要件に従って、正極と負極のスラリーを同じ流体セットにコーティングして、正極/負極を形成します。共通電極。

（2）正と負の共通極を備えた水ベースのスーパーキャパシタの組み立て方法

次に、認定された電極コイルをプロセスの要件を満たすサイズにカットします。スーパーキャパシタコアは、図1に示すように、「収集流体-正極-ダイアフラム-負極-収集流体-正極-ダイアフラム」の直列モードで10ユニットを重ね合わせて形成されます。シェルに入れ、準備した電極（硫酸リチウム）を加えます。シェルは樹脂で密封され、密封されたコンデンサは50Tプレスで圧搾されます。最後に、図2に示すように、コンデンサは精密試験装置でアクティブ化され、正および負のコモンポール水ベースのスーパーキャパシタを形成します。

（3）正および負の共通極を備えた水ベースのスーパーキャパシタのテスト

正と負の共通極を備えた組み立てられた水ベースのスーパーキャパシタは、充電されてアクティブ化された後、スーパーキャパシタの特性を備えています。急速吸着と脱リンクにより、電源の急速充電と大電流放電の機能を実現します。

スーパーキャパシタの充電と放電には1Aの電流を使用し、その動作電圧とエネルギー密度を求めました。

Iii。結果と考察

（1）正および負の共通電極の分析

1.ネガティブペーストの良好な均一性

スラリーの均一性は、コーティング効果に直接影響します。活性炭は比表面積が比較的大きいため、スラリーを作る際の固形分は約20％と比較的低く、粘度は約20pa.sと比較的高くなります。負極スラリーは、出力時に良好な流動性を有し、固形分が２３％、粘度が１８ｐａ．ｓである。コーティングプロセス中、スラリーは、凝集、凝集、プラグブレードなどの外部環境要因の影響を受けません。

2.正および負の共通極性水性電極は良好な結合特性を持っています

従来の水性電極は、コーティングの過程で割れ、深刻な場合にはスラグが落ちる現象があります。しかし、この論文のプロセスによって生成された正極と負極を備えた水性電極は、良好な接着特性を持っており、スラリーとコレクターの間の接触抵抗を大幅に低減し、その結果、分極性能を向上させます。

3.低い電極表面抵抗

正と負の共通極性水性電極の表面抵抗は、材料の選択、バッチ処理、コーティングプロセスなどの厳密な制御によって小さくなります。マルチメータを使用して、表面抵抗と従来の水ベースの電極の表面抵抗を測定し、測定結果は、水ベースの電極の正と負の極度の正の電極表面抵抗が約1100Ω、カソード表面抵抗が約132Ω、従来のアノードであることを示しています電極表面抵抗は約3140Ω、カソード表面抵抗は約542Ωです。

（ii）スーパーキャパシタのテスト性能分析

図。図4は、当社製の正極と負極の水ベースの電極で処理されたスーパーキャパシタの電気的性能のテスト曲線を示しています。この図は、スーパーキャパシターの電圧が高く、単一電圧が1.6vを超える可能性があり（最高電圧が1.8vに達する可能性がある）、計算されたエネルギー密度が20Wh / kgに達する可能性があることを示しています（エネルギー密度E = 1 / 2cu2）。従来の水ベースのスーパーキャパシタの電圧0.8vと比較すると、その電圧は2倍になります。 4、結論

本論文では、正極と負極をもつ水性スーパーキャパシタ電極の作製法を研究し、この方法で得られた電極は良好な性能を持っている。試験結果は、ネガティブスラリーの固形分および粘度が、良好な均一性で、23％および18000mpa.sに達することができることを示した。プラスマイナス合計で電極の非常に優れた結合性能と表面抵抗が最適化され、正の表面抵抗は約1100Ω、負の表面抵抗は約132Ωです。単一の動作電圧は、従来の水ベースのスーパーキャパシタ（0.8v）の1倍である1.6vを超える可能性があり、エネルギー密度は20Wh / kgに達するまで大幅に改善できます。

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