基于印刷技术制备超级电容器炭电极

摘要

印刷涂布技术是一种自动化程度高、生产效率高的工艺技术，可大面积生产合格率高、质量可靠的产品，目前广泛应用于印刷电子行业。为了探索该工艺在储能领域中的应用，拓展超级电容器的进一步应用，本文以卷对卷微凹版印刷超级电容器炭电极为研究主线，探究过程中的相关参数对电极电化学性能的影响。通过优化涂布参数来得到性能优异的电极，并最终制备了具有实际应用价值的全固态超级电容器。主要内容如下：
　　（1）开发了一种转移法，解决了在多孔泡沫镍上制备质量均匀电极的难题。基于该方法制备的电极组装的扣式电容器获得了150F/g的平均质量比容量，相比于传统方法中的有近25％的提升量，且具有良好的重复性和性能稳定性。
　　（2）探索了以银纳米线为导电剂代替传统导电剂乙炔黑在储能领域中的应用。基于银纳米线浆料涂布性能得到了改善，而且所制备炭膜的导电性、稳定性也得以提升。此外，活性物质的比容量也得到了近40%的提升。并确定了4%银纳米线的添加量是较适宜于实际的生产的比例，炭膜的厚度对器件的性能也具有一定的影响，20μm为最优条件。
　　（3）通过采用共聚物 PVDF-HFP/丁二腈/离子液体C6H11BF4N2固态电解质实现了2.5V的电压窗口。并通过对三者的比例进行了优化，确定了最佳比例为1:1:3。进一步，探索了对卷对卷涂布工艺参数中的涂布速度、涂布速比以及涂布层数对电极电化学性能的影响。
　　通过对过程中所遇到技术问题的解决和对卷对卷涂布过程中一些参数的优化，我们探索出了一条完整的卷对卷印刷超级电容器炭电极的工艺流程。该工艺可大规模、连续化地制备出质量均匀、性能优异的超级电容器炭电极。为了评价该工艺的实际应用价值，我们以优化的电极与优化后的固态电解质组成的全固态超级电容器充电至2.5V可使1.5V的红色 LED等正常工作30s以上。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 超级电容器介绍

1.3 超级电容器的电解液

1.4 制备超级电容器电极的常用方法

1.5 器件组装

1.6 本文选题意义以及研究内容

第2章 实验方法

2.1 实验材料和实验设备

2.2 材料的形貌及结构表征技术

2.3电阻率测试

2.4电化学性能表征

第3章 转移法大规模制备活性炭电极

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 基于银纳米线的高导电性炭电极

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第5章 卷对卷工艺印刷超级电容器炭电极

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

结论

展望

参考文献