一种水系超级电容器用低内阻二氧化锰电极及其制备方法

摘要

本发明提供一种水系超级电容器用低内阻二氧化锰电极及其制备方法，解决二氧化锰电极内阻较大的问题。本发明二氧化锰电极组分按重量分数计为：65-91份二氧化锰，2-15份乙炔黑，2-15份碳纳米管，4-6份聚四氟乙烯；制备工艺包括混料、搅料、涂布、辊压、干燥、裁剪；其中辊压工艺采用多次变步长辊压，每次辊压控制总压缩量，且步长逐步减小。本发明的水系超级电容器用低内阻二氧化锰电极具有低内阻、良好的电化学稳定性和高比电容等优点，在Na₂SO₄、K₂SO₄、Li₂SO₄等溶液中，具有高比能量和的工作窗口，可应用于高功率密度的电源场合；本发明生产工艺简单，生产周期短，设备成本低，易于实现产业化。

主权项

一种水系超级电容器用低内阻二氧化锰电极，其特征在于所述二氧化锰电极制备原料包括按重量分数计：二氧化锰65‑91，乙炔黑2‑15，碳纳米管2‑15，聚四氟乙烯4‑6；所述二氧化锰电极制备原料包括按重量分数计：二氧化锰70‑85，乙炔黑2‑12，碳纳米管2‑10，聚四氟乙烯4‑5.6；所述二氧化锰电极的制备方法包括如下步骤：1)制备二氧化锰粉末通过电化学沉积制备块状二氧化锰，然后通过球磨获得粒度为50‑200nm的二氧化锰粉末，备用；2)混料将步骤1得到的二氧化锰粉末，与一定比例的乙炔黑和碳纳米管置于球磨罐中混料，得到混合均匀的粉料；其中球磨转速为50‑200转/分钟，球磨时间为1‑5小时；3)搅料将聚四氟乙烯分散于去离子水中，将步骤2得到的粉料加入混有聚四氟乙烯的水中，超声震荡的同时进行机械搅拌，得到分散均匀的浆料；4)涂布采用自动连续式涂布机将步骤3得到的浆料涂布于集流极上，涂布宽度10～150mm；厚度10～500um；涂布过程进行循环热风干燥，热风温度为50～100℃；5)辊压采用多次变步长辊压：第一阶段总压缩量为30～40％，单次压缩量为5～10％；第二阶段总压缩量为20～30％，单次压缩量为4～8％；第三阶段总压缩量为5～10％，单次压缩量为2～5％；6)干燥高温阶段：聚四氟乙烯固化，形成支架结构将活性物质牢固的粘结在一起；其中固化温度为100～300℃，固化时间为1～5小时；低温阶段：除去活性物质中的水分，形成孔隙结构，利于导电剂溶液中离子的吸附和脱出；其中除水温度为50～100℃，保温时间为5～10小时；7)裁剪将二氧化锰电极裁剪成所需的尺寸，装配成单体。