Eine positive und negative Superkondensatorelektrode auf Wasserbasis mit gemeinsamem Pol und ein Herstellungsverfahren dafür

Zusammenfassung: In dieser Arbeit wurden Material, Formel, Dosierprozess und Beschichtungsprozess des Superkondensators auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen untersucht und die Elektrode mit guter Leistung hergestellt. Der Feststoffgehalt und die Viskosität der negativen Aufschlämmung können bei guter Gleichmäßigkeit 23% und 18 Pas erreichen. Stellen Sie durch eine Beschichtungsprozesssteuerung sicher, dass die fertige Elektrode gute Hafteigenschaften aufweist und der Oberflächenwiderstand geringer war, der positive Oberflächenwiderstand etwa 1100 Ω beträgt, der negative Oberflächenwiderstand etwa 132 Ω beträgt; Nach dem Zusammenbau der Elektrode kann die Arbeitsspannung des Superkondensators auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen 1,6 V erreichen, was der doppelten Arbeitsspannung des herkömmlichen Superkondensators auf Wasserbasis entspricht und die Energiedichte des Superkondensators erheblich verbessert.

Schlüsselwörter: positive und negative Superkondensatortechnologie auf Wasserbasis mit gemeinsamer Elektrode

Eins, Vorwort

Superkondensatoren werden auch als elektrochemische Kondensatoren bezeichnet [1-3], die für das Starten, Beschleunigen und Bergauffahren von Elektrofahrzeugen von großer Bedeutung sind. Die extrem niedrige spezifische Energie herkömmlicher Superkondensatoren macht es unmöglich, sie allein als Energiequelle für Elektrofahrzeuge zu verwenden. Daher können die spezifische Leistung und die spezifische Energie von Superkondensatoren verbessert werden [4], wodurch sie als Hilfsenergie erhebliche Vorteile haben [5]. Es im Auto, wenn zu starten und schnell zu klettern, liefern hohen Strom und hohe Leistung, im normalen Fahren durch die Hauptstromversorgung Schnellladung, wenn der Bremsschnellspeichergenerator hohen Strom erzeugt, kann es Einschränkungen für große Strom Ladebatterie von elektrischen reduzieren Fahrzeug und verlängern stark die Lebensdauer der Batterie, verbessern das Elektroauto ist praktisch, für den Start der Brennstoffzelle Elektrofahrzeug ist. Superkondensatoren haben während des gesamten Lade- und Entladevorgangs keine chemische Reaktion, keine Hochgeschwindigkeitsrotation oder andere mechanische Bewegung, keine Umweltverschmutzung [6] und keine Geräusche. Sie sind einfach aufgebaut, leicht und klein im Volumen, was sie zu idealeren energiespeichern macht.

In dieser Arbeit wird die Elektrode eines Superkondensators auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen untersucht. Diese Elektrode wird zur Montage verwendet, um den Superkondensator [7-8] zu erhalten, der den größten Vorteil eines kleinen Innenwiderstands und einer hohen Spannung aufweist. Die Einzelbetriebsspannung kann 1,6 V erreichen, was der doppelten Spannung eines herkömmlichen Superkondensators auf Wasserbasis entspricht.

Zweitens das experimentelle

Der von uns hergestellte Superkondensator auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen besteht aus vier Einheiten, nämlich Elektrode, Polypropylenfilm [9], Elektrolyt und Hülle. Die Elektroden sind durch eine Membran mit Ionen voneinander getrennt, die Elektronen für die serielle Laminierung blockieren. Diese wird zu einer Metallhülle zusammengesetzt, mit Elektrolyt injiziert und versiegelt.

(1) Elektrodenherstellungsverfahren

1. Das Verhältnis von positiven und negativen Elektrodenmaterialien und der Herstellungsprozess der Aufschlämmung

Durch Zugabe von Bindemittel (PTFE) zu einem Vakuum-Mischbehälter mit destilliertem Wasser, Mischen von 0,5 h wird PTFE gleichmäßig dispergiert, das leitfähige Mittel SP (High Tremie, Schweiz) und die CNT-Aufschlämmung (Beijing Day Nai Technology Co., LTD., China) 2 h zugegeben Rühren Sie vollständig dispergiert, fügen Sie Mangansäurelithium (Hunan Shanshan Technology Co., LTD., China) hinzu. Rühren Sie 3 Stunden lang eine gleichmäßige Anodenpaste, fügen Sie die Endviskosität von 5 bis 6,5 Pa · S ein, der Feststoffgehalt beträgt etwa 55%, das zu verbindende Material Qualitätsprozentsatz für LMO: PTFE: SP: CNT = 92: 3: 2: 3. Durch Zugabe von CMC (Modell A30000, Amerika) zu einem Vakuum-Mischbehälter für destilliertes Wasser und 2-stündigem Mischen wird CMC vollständig aufgelöst. Das Leitmittel SP (High Tremie, Schweiz) und die CNT-Aufschlämmung (Beijing Day Nai Technology Co., LTD., China) werden zugegeben. 2 h rühren, um vollständig dispergiert zu sein, dann Aktivkohle AC (spezifische Oberfläche 2000 + 100 m² / g, Shanghai of Carbon Material Co., LTD.) 4 h hinzufügen, um vollständig dispergiert zu rühren, SBR (50% ige wässrige Lösung, Shenzhen Kuyt) zugeben Material Co., LTD.) Rührlösung 1 h unter Bildung einer einheitlichen Anodenpaste. Die Endviskosität der Aufschlämmung betrug 16 bis 18 pa, der Feststoffgehalt betrug etwa 25% und der Massenprozentsatz des Materials betrug AC: CMC: SP : CNT: SBR = 90,5: 2: 2: 3: 2,5.

2. Herstellungsprozess der positiven und negativen gemeinsamen Elektrode

Die positive und negative Elektrodenaufschlämmung wird auf die Beschichtungsmaschine der speziellen oberen und unteren Schichten des isolierten Backofens aufgetragen. Entsprechend den technologischen Anforderungen der positiven Elektrodenoberflächendichte (150 10) g / m2 und der negativen Elektrodenoberflächendichte (268 5) g / m2 wird die positive und negative Elektrodenaufschlämmung auf denselben Fluidsatz aufgetragen, um das positive / negative zu bilden gemeinsame Elektrode.

(2) Montagemethode von Superkondensatoren auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen

Schneiden Sie dann die qualifizierte Elektrodenspule auf die Größe, die den Anforderungen des Prozesses entspricht. Der Superkondensatorkern wird durch Überlagerung von 10 Einheiten im Serienmodus "Sammelflüssigkeit - positive Elektrode - Membran - negative Elektrode - Sammelflüssigkeit - positive Elektrode - Membran" gebildet, wie in Abbildung 1 dargestellt. Der Superkondensatorkern wird in die Schale gegeben und der hergestellte Elektrolyt (Lithiumsulfat) wird zugegeben. Die Hülle ist mit Harz versiegelt und der versiegelte Kondensator wird unter einer 50T-Presse zusammengedrückt. Schließlich wird der Kondensator auf dem Präzisionstestgerät aktiviert, um einen positiven und einen negativen Superkondensator auf Wasserbasis mit gemeinsamem Pol zu bilden, wie in Abbildung 2 dargestellt.

(3) Prüfung von Superkondensatoren auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen

Nachdem der zusammengebaute Superkondensator auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen geladen und aktiviert wurde, weist er die Eigenschaften eines Superkondensators auf. Die schnelle Adsorption und Entkopplung realisieren die Funktionen des schnellen Ladens und der Entladung des Netzteils mit großem Strom.

Der Strom von 1A wurde zum Laden und Entladen des Superkondensators verwendet, und seine Arbeitsspannung und Energiedichte wurden erhalten.

Iii. Resultate und Diskussionen

(1) Analyse der positiven und negativen gemeinsamen Elektrode

1. Gute Gleichmäßigkeit der Negativpaste

Die Gleichmäßigkeit der Aufschlämmung wirkt sich direkt auf den Beschichtungseffekt aus. Aktivkohle hat eine relativ große spezifische Oberfläche, was zu einem relativ niedrigen Feststoffgehalt von nur etwa 20% und einer relativ hohen Viskosität von etwa 20 pa bei der Herstellung von Aufschlämmung führt. Die negative Elektrodenaufschlämmung hat eine gute Fließfähigkeit bei der Ausgabe mit einem Feststoffgehalt von 23% und einer Viskosität von 18 pa. Während des Beschichtungsprozesses wird die Aufschlämmung nicht durch äußere Umwelteinflüsse wie Agglomeration, Agglomeration, Plug Blade usw. beeinflusst.

2. Positive und negative gemeinsame Elektrode auf Wasserbasis haben gute Bindungseigenschaften

Die herkömmliche Elektrode auf Wasserbasis weist in schwerwiegenden Fällen das Phänomen der Rissbildung beim Beschichten und Abfallen der Schlacke auf. Die Elektrode auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen, die durch das in diesem Papier beschriebene Verfahren hergestellt werden, weist jedoch gute Haftungseigenschaften auf, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen der Aufschlämmung und dem Kollektor stark verringert wird, wodurch ihre Polarisationsleistung verbessert wird.

3. Niedriger Oberflächenwiderstand der Elektrode

Der Oberflächenwiderstand der positiven und negativen gemeinsamen Elektrode auf Wasserbasis ist durch strenge Kontrolle der Materialauswahl, des Dosierprozesses, des Beschichtungsprozesses usw. gering. Unter Verwendung eines Multimeters wurden der Oberflächenwiderstand und der herkömmliche Oberflächenwiderstand der Elektrode auf Wasserbasis gemessen, und die Messergebnisse zeigen, dass der positive und negative Widerstand der extrem positiven Elektrodenoberfläche der Elektrode auf Wasserbasis etwa 1100 Ω beträgt, der Oberflächenwiderstand der Kathode etwa 132 Ω, herkömmliche Anode Der Oberflächenwiderstand der Elektrode beträgt ca. 3140 Ω, der Oberflächenwiderstand der Kathode ca. 542 Ω.

(ii) Testleistungsanalyse von Superkondensatoren

FEIGE. 4 zeigt die Testkurve der elektrischen Leistung von Superkondensatoren, die mit von uns hergestellten Elektroden auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen verarbeitet wurden. Die Abbildung zeigt, dass der Superkondensator eine hohe Spannung aufweist und die Einzelspannung über 1,6 V liegen kann (die höchste Spannung kann 1,8 V erreichen) und die berechnete Energiedichte 20 Wh / kg erreichen kann (Energiedichte E = 1 / 2cu2). Verglichen mit der Spannung des herkömmlichen Superkondensators auf Wasserbasis von 0,8 V verdoppelt sich seine Spannung. Viertens Schlussfolgerung

In dieser Arbeit wird ein Herstellungsverfahren für Superkondensatorelektroden auf Wasserbasis mit positiven und negativen gemeinsamen Polen untersucht, und die durch dieses Verfahren erhaltene Elektrode weist eine gute Leistung auf. Die Testergebnisse zeigten, dass der Feststoffgehalt und die Viskosität der negativen Aufschlämmung bei guter Gleichmäßigkeit 23% und 18000 MPa erreichen konnten. Plus oder Minus insgesamt extrem gute Bindungsleistung der Elektrode und der Oberflächenwiderstand ist optimiert, der positive Oberflächenwiderstand beträgt ca. 1100 Ω, der negative Oberflächenwiderstand beträgt ca. 132 Ω; Die Einzelbetriebsspannung kann über 1,6 V liegen, was eine Zeit des herkömmlichen Superkondensators auf Wasserbasis (0,8 V) ist, und die Energiedichte kann erheblich verbessert werden, um 20 Wh / kg zu erreichen.

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