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CN105428626A - 碱性电容电池铁电极及其制备方法 - Google Patents

碱性电容电池铁电极及其制备方法 Download PDF

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CN105428626A CN201510962790.6A CN201510962790A CN105428626A CN 105428626 A CN105428626 A CN 105428626A CN 201510962790 A CN201510962790 A CN 201510962790A CN 105428626 A CN105428626 A CN 105428626A
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Abstract

本发明提供一种碱性超级电容电池铁电极,包括多孔金属集电极基体以及电极材料,电极材料的85-95wt%为电化学活性复合材料、5-15wt%为导电剂和粘结剂,电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂,本发明还提供一种碱性超级电容电池铁电极的制备方法,通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳,从而制成铁电极;本发明公开的制造方法制作的铁电极强度高、电性能好,制造工艺简单、一致性好、成本低廉,本发明公开的铁电极配方和制造方法适合于制作高容量、高功率的环保型镍-铁电池、铁/空气电池、银-铁电池等碱性二次电池的铁负极,从而制造相应的超级电池或超级电容电池。

Description

碱性电容电池铁电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域,特别是涉及碱性超级电容电池的铁电极组成与制备技术,应用于制作高容量、高功率的环保型镍-铁电池、铁/空气电池、银-铁电池等的铁负极。
背景技术
镍-铁电池是一种以铁或铁的化合物作为负极活性物质,氢氧化亚镍作为正极活性物质,氢氧化钾(钠)水溶液作为电解液的二次电池。20世纪前半叶,镍-铁电池作为动力电源广泛应用于牵引机车,但随着性能更佳的镍-镉、镍-氢电池和锂离子电池的先后成功研发和应用,镍-铁电池一度被淡出人们的视线。然而,镍-铁电池存在如下显著的优势:(1)铁电极可承受过充过放、长期放电态搁置等电性能滥用;(2)铁电极充放电循环可达2000-4000次循环,使用寿命可达10~25年;(3)相比于镍-镉电池、铅酸电池的镉负极和铅负极,以铁或铁氧化物为电活性物质的铁电极不构成对环境的污染;(4)相比于镍-氢电池以稀土元素为主的储氢合金电极,铁电极成本优势十分明显。特别是,随着环保压力日益加大,人们对绿色能源的日益重视,镍-铁电池作为一种很有发展前途的绿色环保二次电池重新受到了应有的关注。
传统袋式结构的铁电极具有制作工艺复杂、设备投入大,活性物质利用率低,高倍率放电能力较弱,自放电率高等缺点,这大大影响了镍-铁电池的性能提升,难以满足大容量储能和高性能动力电源系统的要求。鉴于此,人们研究了拉浆式制作铁电极的工艺,以期提高电极活性物质利用率和大电流放电能力。专利CN102623710A公开了一种采用发泡镍基体的铁电极:将90-95wt%Fe2O3、3-8wt%添加剂、1-2wt%粘接剂混合而成的水性浆料涂覆在发泡镍基体上,烘干后在氨气氛中将Fe2O3还原成Fe3O4,从而制作成铁电极,与传统袋式铁电极相比,电极活性物质利用率提高了41-47%,大电流放电能力提高了59-63.5%,适用于高倍率放电的铁镍电池。专利CN102623712A公开了采用发泡镍基体或发泡铁基体的铁电极:将85-95wt%Fe3O4、1-5wt%添加剂、3-7wt%导电剂、1-3wt%粘接剂混合而成的水性浆料涂覆在发泡镍基体上制作而成,发泡镍基体或发泡铁基体独特的三维网状结构和高度的微孔化,使活性物质与集流体间的距离大大缩短,大电流放电能力提高了50-65.5%,活性物质利用率提高了26-30%。专利CN102623713A公开了一种采用由钢带经机械冲孔后化学镀镍而成的带毛刺钢带基体制作铁电极:将85-95wt%Fe3O4、1-5wt%添加剂、3-7wt%导电剂、1-3wt%粘接剂混合而成的水性浆料涂覆在发泡镍基体上制作而成,独特的三维网状结构,使活性物质与集流体间的距离大大缩短,活性物质利用率提高了14-18.7%,大电流放电能力提高了45-48%。对应地,专利CN102623757A公开了一种以烧结式镍电极为正极、以专利CN102623713A公开的铁电极为负极叠片而成的镍-铁电池;专利CN102623758A公开了一种以烧结式镍电极为正极、以专利CN102623712A公开的铁电极为负极叠片而成的镍-铁电池;专利CN102623759A公开了一种以烧结式镍电极为正极、以专利CN102623710A公开的铁电极为负极叠片而成的镍-铁电池。实例证明,以上三种镍-铁仅仅是电池容量在现有技术基础上有所提高,大电流放电能力有一定增强,使用寿命有一定延长。
为了提高电活性物质的电化学容量、提高电活性物质的利用率,近10多年来人们在电活性物质的纳米化方面进行了大量的尝试;为了提高电极电荷转移速率,加大电池的充放电速率,提高电池的能量密度和功率密度,常用的方法是把电活性的物质组装到高导电载体(如碳纳米管、碳纳米纤维、金属纳米线等)上。LiuZL等(LiuZL,TaySW,LiX.2011.Chemical.Communications.47:12473-12475)报道了一种以α-Fe2O3/CNFs纳米复合物作为负极,β-Ni(OH)2作为正极的镍-铁电池,该原型电池展示出高充电速率,较好循环特性,但是将α-Fe2O3组装到CNFs上的工艺复杂、不易控制、成本较高,不适合大批量生产。WangHL等(WangHL,LiangYY,GongM,LiYG,ChangW,MeffordT,ZhouJG,WangJ,RegierT,WeiF,DaiH.2012.NatureCommunications.3:1921-1926)报道的一种镍-铁电池是以纳米Ni(OH)2/MCNTs纳米杂化物为正极,FeOX/石墨烯纳米杂化物为负极,其充放电速率比传统Ni-Fe电池快近1000倍,可在2min内完成充电,30sec内放电,能量密度可达120Wh/Kg,功率密度可达15KW/Kg。该研究制备Ni(OH)2/MCNTs和FeOx/石墨烯纳米杂化物的工艺复杂、成本高,难以大规模工业化应用。
迄今尚未发现与本专利申请相同的文献报道或专利公开情况。
发明内容
本发明旨在解决现有的铁电极存在活性物质利用率不高、充电效率低、高倍率放电特性差等问题,提出一种用于碱性超级电容电池的高容量、高功率铁电极及其制备方法。高比表面碳的加入有效增强活性铁氧化物的利用率,高比表面碳的超级电容效应能显著提升铁电极的输出功率。
为实现上述发明目的,本发明提供一种碱性超级电容电池铁电极,包括多孔金属集电极基体以及其上的电极材料,电极材料的85-95wt%为电化学活性复合材料、5-15wt%为导电剂和粘结剂,所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂,电化学活性物质是占电化学活性复合材料60-90wt%的铁的氧化物或氢氧化物,添加剂包括:(1)含量为电化学活性复合材料5-20wt%的高比表面碳粉,包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等中的一种或多种,(2)含量为电化学活性复合材料3-10wt%的NiO或Ni(OH)2,(3)含量为电化学活性复合材料2-10wt%的金属硫化物,包括FeS、NiS,或还包含Bi2S3;所述导电剂占电极材料3-10wt%,粘接剂占电极材料2-5wt%,导电剂包括乙炔碳黑、石墨、亚氧化钛的一种或多种,粘接剂包括聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基纤维素钠HPMC、聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、丁苯胶乳SBR、氯丁胶乳CR、酚醛胶乳PF的一种或多种。
作为优选方式,高比表面碳粉在电极上的空间分布方式有两种:均匀分散在电极材料中,或涂覆在电极的表面。
为实现上述发明目的,本发明还提供一种所述碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其中高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法为:所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳,从而制成铁电极;所述第一电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、高比表面碳粉、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、导电剂、粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水。
作为优选方式,所述第一电极材料浆料的制备步骤如下:
步骤1:将上述重量百分含量的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入所述纯水后搅拌均匀;
步骤2:将上述重量百分含量的高比表面碳粉分次加入,然后加入上述重量百分含量的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌0.5-1h;
步骤3:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,加入完毕后搅拌2-4h,即得第一电极材料浆料。
作为优选方式,所述制备方法具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带,以免被涂覆而保持空白,便于焊接极耳。类似地,在冲孔的镀镍钢带一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第一电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板经过预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
作为优选方式,高比表面碳粉涂覆在电极表面时的制备方法包括如下步骤:
所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第二电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干后浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,即得铁电极;所述第二电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、部分导电剂、部分粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水;所述高比表面碳浆料包括上述重量百分含量的高比表面碳粉、以及余下的粘结剂和导电剂、以及使总的固含量为20-30wt%的纯水,其中,粘接剂和导电剂在第二电极材料浆料和高比表面碳浆料中用量分配比例为(2~4):1。
作为优选方式,所述第二电极材料浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,搅拌0.5-1h;
步骤3:然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌2-4h,即得第二电极材料浆料。
作为优选方式,所述高比表面碳浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的高比表面碳粉,然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌2-4h,即得高比表面碳浆料。
作为优选方式,所述方法具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带以免被涂覆而保持空白,便于焊接极耳;类似地,在冲孔的镀镍钢带另一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第二电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
本发明的有益效果为:高比表面碳的加入有效增强活性铁氧化物的利用率,高比表面碳的超级电容效应能提升铁电极的输出功率。本发明公开的制造方法制作的铁电极强度高、电性能好,制造工艺简单、一致性好、成本低廉。本发明公开的铁电极配方和制造方法适合于制作高容量、高功率的环保型镍-铁电池、铁/空气电池、银-铁电池等碱性二次电池的铁负极,从而制造相应的超级电池或超级电容电池。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
铁电极的性能测试方法是:(1)以制备的铁电极为负极,以100%过量的烧结式镍电极为正极,甘汞电极作为参比电极的三电极体系测试铁电极的电池克容量;(2)以制备的铁电极为负极,以Pt网为对电极,甘汞电极作为参比电极的三电极体系测试铁电极的比电容。测试所用电解液均为包含有5.5mol/L的KOH、0.5mol/LLiOH和2.5g/L的Na2S的均匀混合溶液。
本发明提供一种碱性超级电容电池铁电极,包括多孔金属集电极基体以及其上的电极材料,电极材料的85-95wt%为电化学活性复合材料、5-15wt%为导电剂和粘结剂,所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂,电化学活性物质是占电化学活性复合材料60-90wt%的铁的氧化物或氢氧化物,添加剂包括:(1)含量为电化学活性复合材料5-20wt%的高比表面碳粉,包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等中的一种或多种,(2)含量为电化学活性复合材料3-10wt%的NiO或Ni(OH)2,(3)含量为电化学活性复合材料2-10wt%的金属硫化物,包括FeS、NiS,或还包含Bi2S3;所述导电剂占电极材料3-10wt%,粘接剂占电极材料2-5wt%,导电剂包括乙炔碳黑、石墨、亚氧化钛的一种或多种,粘接剂包括聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基纤维素钠HPMC、聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、丁苯胶乳SBR、氯丁胶乳CR、酚醛胶乳PF的一种或多种。
高比表面碳粉在电极上的空间分布方式有两种:均匀分散在电极材料中,或涂覆在电极的表面。
高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法为:所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳,从而制成铁电极;所述第一电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、高比表面碳粉、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、导电剂、粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水。
所述第一电极材料浆料的制备步骤如下:
步骤1:将上述重量百分含量的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入所述纯水后搅拌均匀;
步骤2:将上述重量百分含量的高比表面碳粉分次加入,然后加入上述重量百分含量的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌0.5-1h;
步骤3:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,加入完毕后搅拌2-4h,即得第一电极材料浆料。
作为优选方式,所述制备方法具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带,以免被涂覆而保持空白,便于焊接极耳。类似地,在冲孔的镀镍钢带一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第一电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板经过预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
高比表面碳粉涂覆在电极表面时的制备方法包括如下步骤:
所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第二电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干后浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,即得铁电极;所述第二电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、部分导电剂、部分粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水;所述高比表面碳浆料包括上述重量百分含量的高比表面碳粉、以及余下的粘结剂和导电剂、以及使总的固含量为20-30wt%的纯水,其中,粘接剂和导电剂在第二电极材料浆料和高比表面碳浆料中用量分配比例为(2~4):1。
所述第二电极材料浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,搅拌0.5-1h;
步骤3:然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌2-4h,即得第二电极材料浆料。
所述高比表面碳浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的高比表面碳粉,然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌2-4h,即得高比表面碳浆料。
进一步的,所述方法具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带以免被涂覆而保持空白,便于焊接极耳;类似地,在冲孔的镀镍钢带另一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第二电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
各实施例的具体配方及测试得到的电极性能见下表。
实施例
表1各实施例的具体配方及测试性能(占电极材料wt%)
从以上数据可以得出这样的结论,本发明通过对铁电极材料中添加一定含量的高比表面碳材料可以提高铁负极的电池性比容量,同时使铁电极具有较高的电容性比电容,从而可以实现电容与电池“内并式”结合的电容电池电极,使得铁负极制作镍-铁、铁-空气、银-铁等电池具有电池高能量密度和超级电容高功率密度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种碱性超级电容电池铁电极,其特征在于:包括多孔金属集电极基体以及其上的电极材料,电极材料的85-95wt%为电化学活性复合材料、5-15wt%为导电剂和粘结剂,所述电化学活性复合材料包括电化学活性物质和添加剂,电化学活性物质是占电化学活性复合材料60-90wt%的铁的氧化物或氢氧化物,添加剂包括:(1)含量为电化学活性复合材料5-20wt%的高比表面碳粉,包括活性炭、碳纳米管、碳纤维、碳气凝胶、石墨烯等中的一种或多种,(2)含量为电化学活性复合材料3-10wt%的NiO或Ni(OH)2,(3)含量为电化学活性复合材料2-10wt%的金属硫化物,包括FeS、NiS,或还包含Bi2S3;所述导电剂占电极材料3-10wt%,粘接剂占电极材料2-5wt%,导电剂包括乙炔碳黑、石墨、亚氧化钛的一种或多种,粘接剂包括聚乙烯醇PVA、羧甲基纤维素钠CMC、羟丙基纤维素钠HPMC、聚偏二氟乙烯PVDF、聚四氟乙烯PTFE、丁苯胶乳SBR、氯丁胶乳CR、酚醛胶乳PF的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的碱性超级电容电池铁电极,其特征在于:高比表面碳粉在电极上的空间分布方式有两种:均匀分散在电极材料中,或涂覆在电极的表面。
3.根据权利要求2所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于:高比表面碳粉均匀分散在电极材料中时的制备方法为:所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第一电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干、预压、辊压、冲压切片、分片、点焊极耳,从而制成铁电极;所述第一电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、高比表面碳粉、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、导电剂、粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水。
4.根据权利要求3所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于:所述第一电极材料浆料的制备步骤如下:
步骤1:将上述重量百分含量的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入所述纯水后搅拌均匀;
步骤2:将上述重量百分含量的高比表面碳粉分次加入,然后加入上述重量百分含量的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌0.5-1h;
步骤3:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,加入完毕后搅拌2-4h,即得第一电极材料浆料。
5.根据权利要求3所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带,类似地,在冲孔的镀镍钢带一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第一电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板经过预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
6.根据权利要求2所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于:高比表面碳粉涂覆在电极表面时的制备方法包括如下步骤:
所述的铁电极采用泡沫镍或冲孔的镀镍钢带作为基体,通过电极极板拉浆自动生产线将第二电极材料浆料进行填充、涂覆,经过烘干后浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,即得铁电极;所述第二电极材料浆料包括上述重量百分含量的电化学活性物质、NiO或Ni(OH)2、金属硫化物、部分导电剂、部分粘结剂以及使总的固含量为30-40wt%的纯水;所述高比表面碳浆料包括上述重量百分含量的高比表面碳粉、以及余下的粘结剂和导电剂、以及使总的固含量为20-30wt%的纯水,其中,粘接剂和导电剂在第二电极材料浆料和高比表面碳浆料中用量分配比例为(2~4):1。
7.根据权利要求6所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于:所述第二电极材料浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的电化学活性物质,搅拌0.5-1h;
步骤3:然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌0.5-1h后再加入上述重量百分含量的NiO或Ni(OH)2及金属硫化物,再搅拌2-4h,即得第二电极材料浆料。
8.根据权利要求6所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于:所述高比表面碳浆料的制备步骤进一步为:
步骤1:将上述用量分配比例的粘接剂置于搅拌机搅拌桶内,加入上述用量的纯水后搅拌均匀;
步骤2:分次加入上述重量百分含量的高比表面碳粉,然后加入上述用量分配比例的导电剂,搅拌2-4h,即得高比表面碳浆料。
9.根据权利要求6所述的碱性超级电容电池铁电极的制备方法,其特征在于具体包括如下步骤:
步骤1:将泡沫镍预压至初始厚度的80%左右后,在其一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;类似地,在冲孔的镀镍钢带另一侧边8-10mm宽度范围内的正反两面对称地粘贴一层耐高温胶带;
步骤2:将上述制备的第二电极材料浆料置于料浆槽中,让步骤1中准备好的泡沫镍或冲孔的镀镍钢带通过料浆槽,使浆料均匀填充、涂覆在基带上,刮平整形;
步骤3:将涂覆了浆料的基带进行分段控温烘干处理,烘干温度控制在150℃范围内,分段温区为:60-100℃、80-120℃、100-140℃、120-150℃,基带的传输速度控制在0.5-2m/min;
步骤4:将烘干的极板浸渍或喷涂高比表面碳浆料、烘干、预压、辊压、冲压切片,剥离耐高温胶带后,点焊极耳,从而获得铁电极。
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