一种去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与流程

1.本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法。


背景技术：

2.超级电容器是一种能够快速储存和释放电能的储能装置，具有功率密度大、使用寿命长、节能环保等特点，在储能领域有着广阔的应用前景。近年来，我国将超级电容器产业提升至国家战略层面，促进超级电容器行业健康快速发展。当下我国超级电容器行业虽然一直保持高速发展的态势，但仍停留在中低端市场领域。随着超级电容器下游产业的快速发展，超级电容器的应用场景日益多元化、精细化、复杂化，这对超级电容器的性能提出了更高的要求。
3.相比于传统的电池型储能器件，超级电容器可以适应更宽的工作温度范围，但其在高温的特殊工作环境下，性能将会发生严重劣化。目前市场上的超级电容器的一般工作温度范围为-40～70℃，耐高温(≥85℃)产品仅有少量厂家生产，技术尚未成熟。然而，目前很多领域，均要求在85℃的温度条件使用，耐高温特性已经成为制约超级电容器发展的最大阻碍。
4.目前，行业内高温领域专用的超级电容器尚处于起步阶段，国外技术尚未完全成熟，耐高温(≥85℃)领域的超级电容器相关技术报导较少。经前期调查研究，目前国内外耐高温(≥85℃)超级电容器相关专利主要有以下几个：
5.(1)参考专利cn201921701218.4提供了一种耐高温耐高压超级电容器，采用新型结构设计来解决现有超级电容器散热性能不足的问题，从而提高超级电容器的耐高温性能；
6.(2)参考专利cn201610349604.6提供了一种用于超级电容器的电解液和超级电容器，主要是通过电解液的溶质及溶剂调控，提高电解液的高温使用寿命；
7.(3)参考专利cn202010037475.3提供了一种超级电容器的电解液，采用离子液体与高沸点烃类组成电解液，制备得到低温性能与高温性能均优异的超级电容器。
8.以上相关专利，主要围绕着结构设计和电解液改性去提升超级电容器的耐高压性能，前者需增加相应散热结构，工艺复杂，较难实现工业化生产。后者从电解液改性角度对超级电容器耐高温性能进行提升，其效果或未能达到商业超级电容器使用寿命要求或成本过高，较难移植到产业化中。此外，上述专利并未解决超级电容器耐高温特性重要短板——超级电容器电极片吸附水无法有效去除。
9.实际上，超级电容器的极片为活性炭极片，极为容易吸附水分子，水的分解电压一般为1.1v，而超级电容器的使用电压为2.7v，因此，如果极片上的水分子无法去除，在高温条件下，水电解进一步被催化，将导致水分加速被电解，形成氢气和氧气，从而造成超级电容器鼓包、胀气，无法在85℃的条件下使用，严重影响其耐高温特性。
10.因此，急需提供一种在不改变超级电容器的结构的条件下、能够去除超级电容器
电极片和隔膜中的吸附水导致其耐高温性能降低的方法。


技术实现要素：

11.本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种在不改变超级电容器的结构的条件下、通过简单的制备工艺以及较低的成本能够有效去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法，且采用本发明所述方法制备的超级电容器具有较好的耐高温性能。
12.为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
13.本发明提供了一种去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法，包括以下步骤：
14.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
15.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭的密闭环境中，在气体a气氛下进行第一次烘烤以去除电极片表面的水分子，同时使气体a包裹电极片内部的s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
16.s2、将步骤s1所述电极片在密闭环境中，在气体a气氛下进行第一次烘烤以去除电极片表面的水分子，同时使气体a包裹电极片内部的水分子；
17.s3、将步骤s2所述第一次烘烤后的电极片与隔膜制备得到电芯，将电芯在气体a气氛下进行第二次烘烤，使气体a包裹隔膜内部的水分子；
18.s4、将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在真空下进行第三次烘烤，使电极片内部的水分子和隔膜内部的水分子渗透到电芯表面；
19.s5、将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在气体b气氛下进行第四次烘烤，使电芯表面的水分子扩散至腔体中；
20.s6、将步骤s5所述第四次烘烤后的电芯在真空下进行第五次烘烤；
21.所述气体a和气体b为氮气或惰性气体，且所述气体a和气体b不同；
22.所述气体a和气体b的水分≤15ppm。
23.本发明的发明人研究发现，本发明所述方法中，通过加入特定的气体a和气体b对超级电容器的电极片的表面以及内部的水分子进行包裹和引导的方法，有效去除超级电容器的电极片和隔膜内部的吸附水，能够提高了超级电容器在高温条件下的内阻和容量，避免了传统的制备方法中由于超级电容器的电极片表面吸附的水分子在高温条件下被进一步水电解形成氢气和氧气，从而导致超级电容器出现鼓包和胀气的问题。同时，本发明所述超级电容器的制备方法不需要对超级电容器的传统结构及电解液进行改性，且工艺简单，成本较低，具有较好的应用性能。
24.另外，本发明的发明人研究发现，采用本发明所述氮气和惰性气体，同时控制氮气和惰性气体中水分含量，能够有效包裹超级电容器中电极片内部的水分子，同时通过控制各步骤的工艺参数，在特定的气压、烘烤的温度和时间的条件下，能够有效去除超级电容器的电极片内部和隔膜内部的水分子，提高超级电容器的耐高温性能。
25.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述惰性气体为氩气。
26.本发明的发明人研究发现，采用氮气和氩气制备超级电容，与其他的惰性气体相比，具有更好的经济性，成本更低，且由于氩气与氮气具有不同的分子直径，更有利于提高超级电容器的电极片中吸附水的去除。
27.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述步骤s2中，所述密闭环境的气压为1.013～10.13kpa，所述第一次烘烤的温度为80～120℃，所述第一次烘烤的时间为4～8h。
28.本发明的发明人研究发现，步骤s2在上述工艺参数条件下，一方面能够更好地去除超级电容器的电极片表面的水分子，同时还能够使气体a进入超级电容器的电极片内部，从而更好地包裹电极片内部的水分子。
29.作为本发明所述超级电容器的制备方法的更优选实施方式，所述步骤s2中，所述密闭环境的气压为5.065～8.104kpa，所述第一次烘烤的温度为100～120℃，所述第一次烘烤的时间为6～8h。
30.本发明的发明人研究发现，步骤s2在上述工艺参数条件下，能够使得气体a包裹更多超级电容器的电极片的内部的吸附水，以便于后续步骤中能够更好地去除吸附水，从而提高超级电容器的耐高温性能，使其在高温条件下低内阻和高容量的性能。
31.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述步骤s3中，所述密闭环境的气压为1.013～10.13kpa，所述第二次烘烤的温度为80～120℃，所述第二次烘烤的时间为1～3h。
32.本发明的发明人研究发现，采用本发明所述步骤s3所述对电芯进行第二次烘烤，能够进一步去除隔膜中的水分，从而提高超级电容器的耐高温性能，有效避免了传统制备方法中由于电极片与隔膜在制备电芯的过程中，由于隔膜的吸附水分子导致超级电容器的耐高温性能下降的问题。
33.作为本发明所述超级电容器的制备方法的更优选实施方式，所述步骤s3中，所述密闭环境的气压为5.065～8.104kpa，所述第二次烘烤的温度为100～120℃，所述第二次烘烤的时间为2h。
34.本发明的发明人研究发现，采用上述第二次烘烤的工艺参数，能够使得气体a包裹更多的隔膜内部的水分子，以便于后续步骤中能够更好地去除吸附水，从而提高超级电容器的耐高温性能，具有在高温条件下更高的内阻和容量。
35.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述步骤s4中，所述密闭环境的真空度为10～50pa，所述第三次烘烤的温度为120～160℃，所述第三次烘烤的时间为30min。
36.本发明的发明人研究发现，采用步骤s4所述工艺参数，在上述真空条件下进行第三次烘烤，能够使得电芯内部吸附的水分子渗透到电芯表面，以便于更好地去除吸附水，从而提高了超级电容器的耐高温性能，使其在高温条件下低内阻和高容量的性能。
37.作为本发明所述超级电容器的制备方法的更优选实施方式，所述步骤s4中，所述密闭环境的真空度为25～50pa，所述第三次烘烤的温度为140～160℃。
38.本发明的发明人研究发现，采用上述第三次烘烤的工艺参数，能够使更多的隔膜内部的水分子渗透到电芯的表面，以便于后续步骤中能够更好地去除吸附水，从而提高超级电容器的耐高温性能，具有在高温条件下更高的内阻和容量。
39.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述步骤s5中，所述密闭环境的气压为81.04kpa，所述第四次烘烤的温度为120～160℃，所述第四次烘烤的时间为2～4h。
40.本发明的发明人研究发现，采用步骤s5所述工艺参数，在上述工艺条件下进行第四次烘烤，能够使得气体b引导电芯表面的水分子扩散至密闭环境中，有效去除超级电容器的电芯上的吸附水，从而提高了超级电容器的耐高温性能，使其在高温条件下低内阻和高容量的性能。
41.作为本发明所述超级电容器的制备方法的更优选实施方式，所述步骤s5中，所述第四次烘烤的温度为140～160℃，所述第四次烘烤的时间为3h。
42.本发明的发明人研究发现，采用上述第四次烘烤的工艺参数，能够使气体b引导更多的电芯表面的水分子进行扩散，从而提高超级电容器的耐高温性能，具有在高温条件下更高的内阻和容量。
43.作为本发明所述超级电容器的制备方法的优选实施方式，所述步骤s6中，所述密闭环境的真空度为10～50pa，所述第五次烘烤的温度为120～160℃，所述第五次烘烤的时间为8～12h。
44.本发明的发明人研究发现，采用上述第五次烘烤的工艺参数，能够进一步去除超级电容器上的吸附水，有利于提高超级电容器的耐高温性能，从而使其在高温下低内阻和高容量的性能。
45.作为本发明所述超级电容器的制备方法的更优选实施方式，所述步骤s6中，所述密闭环境的真空度为25～50pa，所述第五次烘烤的温度为140～160℃，所述第五次烘烤的时间为10h。
46.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
47.(1)本发明所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中，通过加入特定的气体a和气体b对超级电容器的电极片的表面以及内部的水分子进行包裹和引导的方法，有效去除超级电容器的电极片上的吸附水，能够提高了超级电容器在高温条件下的内阻和容量，避免了传统的制备方法中由于超级电容器的电极片表面吸附的水分子在高温条件下被进一步水电解形成氢气和氧气，从而导致超级电容器出现鼓包和胀气的问题；
48.(2)本发明所述方法不需要对超级电容器的传统结构及电解液进行改性，且工艺简单，成本较低，具有较好的应用性能。
附图说明
49.图1为本发明实施例1的去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中步骤s2的示意图；其中，(a)为通入氩气后的示意图，(b)为氩气包裹电极片内部的水分子的示意图；
50.图2为本发明实施例1的去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中步骤s5的示意图；其中，(a)为通入氮气后的示意图，(b)为氮气使电芯表面的水分子扩散至腔体的示意图；
51.图3为本发明实施例1的超级电容器在85℃下恒压不同时间的容量图；其中样品1～样品5均为实施例1的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
52.图4为本发明实施例1的超级电容器在85℃下恒压不同时间的内阻图；其中样品1～样品5均为实施例1的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
53.图5为本发明实施例28的超级电容器在85℃下恒压不同时间的容量图；其中样品1
～样品5均为实施例28的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
54.图6为本发明实施例28的超级电容器在85℃下恒压不同时间的内阻图；其中样品1～样品5均为实施例28的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
55.图7为本发明实施例29的超级电容器在85℃下恒压不同时间的容量图；其中样品1～样品5均为实施例29的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
56.图8为本发明实施例29的超级电容器在85℃下恒压不同时间的内阻图；其中样品1～样品5均为实施例29的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
57.图9为本发明对比例1的超级电容器在85℃下恒压不同时间的容量图；其中样品1～样品5均为对比例1的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器；
58.图10为本发明对比例1的超级电容器在85℃下恒压不同时间的内阻图；其中样品1～样品5均为对比例1的超级电容器的制备方法制备得到的超级电容器。
具体实施方式
59.下面结合实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例所使用的方法或操作，如无特别说明，均为本领域的常规方法或常规操作。
60.本发明下述实施例1～30和对比例1～20中使用的气体a和气体b中水分的体积百分比均为14ppm。
61.实施例1
62.本发明超级电容器的一个实施例。
63.本实施例的气体a为氩气，气体b为氮气。
64.本实施例的去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法包括以下步骤：
65.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
66.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭的密闭环境中，通入氩气，使密闭环境的气压为10.13kpa，在氩气气氛、120℃下进行第一次烘烤8小时以去除电极片表面的水分子，同时使氩气包裹电极片内部的水分子；
67.s3、将步骤s2所述电极片与隔膜制备得到电芯，通入氩气，使密闭环境的气压为10.13kpa，将电芯在氩气气氛、120℃下进行第二次烘烤3小时，使气体a包裹隔膜内部的水分子；
68.s4、抽真空，使密闭环境的真空度为50pa，将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在真空、160℃下进行第三次烘烤30min，使被氩气包裹的水分子渗透到电芯表面；
69.s5、通入气体b，使密闭环境的气压为8.104kpa，将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在气体b气氛、160℃下进行第四次烘烤4小时，使被气体b包裹的水分子扩散至腔体中；
70.s6、抽真空，使密闭环境的真空度为50pa，将步骤s5所述第四次烘烤后的电芯在真空、160℃下进行第五次烘烤12小时。
71.本实施例所述超级电容器的制备方法包括以下步骤：向步骤s6所述第五次烘烤后的电芯所处密闭环境中通入气体b至密闭容器的气压为101.3kpa，取出电芯进行注液，封口，得到所述超级电容器。
72.图1为本实施例去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中步骤s2的示意图；其中，(a)为通入氩气后的示意图，(b)为氩气包裹电极片内部的水分子的示意图；
73.图2为本实施例去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中步骤s5的示意图；其中，(a)为通入氮气后的示意图，(b)为氮气使电芯表面的水分子扩散至腔体的示意图。
74.实施例2
75.本发明超级电容器的一个实施例。
76.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于：气体a为氮气，气体b为氩气。本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中各个步骤均与实施例1相同。
77.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
78.实施例3
79.本发明超级电容器的一个实施例。
80.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为1.013kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
81.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
82.实施例4
83.本发明超级电容器的一个实施例。
84.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为3.039kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
85.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
86.实施例5
87.本发明超级电容器的一个实施例。
88.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为5.065kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
89.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
90.实施例6
91.本发明超级电容器的一个实施例。
92.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为8.104kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
93.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
94.实施例7
95.本发明超级电容器的一个实施例。
96.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：第一次烘烤的温度为80℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜
中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
97.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
98.实施例8
99.本发明超级电容器的一个实施例。
100.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：第一次烘烤的温度为100℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
101.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
102.实施例9
103.本发明超级电容器的一个实施例。
104.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：密闭环境的气压为3.039kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
105.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
106.实施例10
107.本发明超级电容器的一个实施例。
108.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：密闭环境的气压为5.065kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
109.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
110.实施例11
111.本发明超级电容器的一个实施例。
112.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：密闭环境的气压为8.104kpa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
113.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
114.实施例12
115.本发明超级电容器的一个实施例。
116.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：第二次烘烤的温度为80℃，第二次烘烤的时间为2h；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
117.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
118.实施例13
119.本发明超级电容器的一个实施例。
120.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：第二次烘烤的温度为100℃，第二次烘烤的时间为3h；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
121.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
122.实施例14
123.本发明超级电容器的一个实施例。
124.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：密闭环境的真空度为10pa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
125.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
126.实施例15
127.本发明超级电容器的一个实施例。
128.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：密闭环境的真空度为15pa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
129.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
130.实施例16
131.本发明超级电容器的一个实施例。
132.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：密闭环境的真空度为25pa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
133.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
134.实施例17
135.本发明超级电容器的一个实施例。
136.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：第三次烘烤的温度为120℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
137.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
138.实施例18
139.本发明超级电容器的一个实施例。
140.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：第三次烘烤的温度为130℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
141.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
142.实施例19
143.本发明超级电容器的一个实施例。
144.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：第三次烘烤的温度为140℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
145.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
146.实施例20
147.本发明超级电容器的一个实施例。
148.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s5中：第四次烘烤的温度为120℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜
中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
149.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
150.实施例21
151.本发明超级电容器的一个实施例。
152.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s5中：第四次烘烤的温度为130℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
153.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
154.实施例22
155.本发明超级电容器的一个实施例。
156.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s5中：第四次烘烤的温度为140℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
157.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
158.实施例23
159.本发明超级电容器的一个实施例。
160.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：第五次烘烤的温度为120℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
161.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
162.实施例24
163.本发明超级电容器的一个实施例。
164.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：第五次烘烤的温度为130℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
165.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
166.实施例25
167.本发明超级电容器的一个实施例。
168.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：第五次烘烤的温度为140℃；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
169.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
170.实施例26
171.本发明超级电容器的一个实施例。
172.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：密闭环境的真空度为10pa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
173.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
174.实施例27
175.本发明超级电容器的一个实施例。
176.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：密闭环境的真空度为15pa；本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
177.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
178.实施例28
179.本发明超级电容器的一个实施例。本实施例的气体a为氩气，气体b为氮气。
180.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法包括以下步骤：
181.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
182.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭的密闭环境中，通入氩气，使密闭环境的气压为5.065kpa，在氩气气氛、100℃下进行第一次烘烤6小时以去除电极片表面的水分子，同时使氩气包裹电极片内部的水分子；
183.s3、将步骤s2所述电极片与隔膜卷绕得到电芯，通入氩气，使密闭环境的气压为5.065kpa，将电芯在氩气气氛、100℃下进行第二次烘烤2小时，使氩气包裹隔膜内部的水分子；
184.s4、抽真空，使密闭环境的真空度为25pa，将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在真空、140℃下进行第三次烘烤30min，使被氩气包裹的水分子渗透到电芯表面；
185.s5、通入气体b，使密闭环境的气压为81.04kpa，将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在气体b气氛、140℃下进行第四次烘烤3小时，使被气体b包裹的水分子扩散至腔体中；
186.s6、抽真空，是密闭环境的真空度为25pa，将步骤s5所述第四次烘烤后的电芯在真空、140℃下进行第五次烘烤10小时。
187.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
188.实施例29
189.本发明超级电容器的一个实施例。本实施例的气体a为氩气，气体b为氮气。
190.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法包括以下步骤：
191.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
192.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭的密闭环境中，通入气体a，使密闭环境的气压为1.013kpa，在气体a气氛、80℃下进行第一次烘烤4小时以去除电极片表面的水分子，同时使气体a包裹电极片内部的水分子；
193.s3、将步骤s2所述电极片与隔膜卷绕得到电芯，通入气体a，使密闭环境的气压为1.013kpa，将电芯在气体a气氛、80℃下进行第二次烘烤1小时，使气体a包裹隔膜内部的水分子；
194.s4、抽真空，使密闭环境的真空度为10pa，将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在真空、120℃下进行第三次烘烤30min，使被气体a包裹的水分子渗透到电芯表面；
195.s5、通入气体b，使密闭环境的气压为81.04kpa，将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在气体b气氛、120℃下进行第四次烘烤2小时，使被气体b包裹的水分子扩散至腔体中；
196.s6、抽真空，是密闭环境的真空度为10pa，将步骤s5所述第四次烘烤后的电芯在真空、120℃下进行第五次烘烤8小时。
197.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
198.实施例30
199.本发明超级电容器的一个实施例。
200.本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于：气体a为氦气，气体b为氮气。本实施例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中各个步骤均与实施例1相同。
201.本实施例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
202.对比例1
203.本发明超级电容器的一个对比例。
204.本对比例所述超级电容器的制备方法包括以下步骤：
205.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
206.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭环境中，在120℃下进行第一次烘烤8小时；
207.s3、将步骤s2所述电极片与隔膜卷绕得到电芯；
208.s4、抽真空，使密闭环境的真空度为50pa，将步骤s3所述电芯在真空、160℃下进行第三次烘烤48小时；
209.s5、通入空气至101.3kpa，取出电芯进行注液，封口，得到所述超级电容器。
210.对比例2
211.本发明超级电容器的一个对比例。
212.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于：气体a为氩气，气体b为氩气。本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中各个步骤均与实施例1相同。
213.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
214.对比例3
215.本发明超级电容器的一个对比例。
216.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于：气体a为氮气，气体b为氮气。本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中各个步骤均与实施例1相同。
217.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
218.对比例4
219.本发明超级电容器的一个对比例。
220.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为0.5065kpa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
221.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
222.对比例5
223.本发明超级电容器的一个对比例。
224.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：密闭环境的气压为15.195kpa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
225.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
226.对比例6
227.本发明超级电容器的一个对比例。
228.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：第一次烘烤的温度为40℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
229.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
230.对比例7
231.本发明超级电容器的一个对比例。
232.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s2中：第一次烘烤的温度为150℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
233.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
234.对比例8
235.本发明超级电容器的一个对比例。
236.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：密闭环境的气压为0.5065kpa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
237.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
238.对比例9
239.本发明超级电容器的一个对比例。
240.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：密闭环境的气压为15.195kpa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
241.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
242.对比例10
243.本发明超级电容器的一个对比例。
244.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：第二次烘烤的温度为40℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
245.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
246.对比例11
247.本发明超级电容器的一个对比例。
248.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s3中：第二次烘烤的温度为150℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
249.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
250.对比例12
251.本发明超级电容器的一个对比例。
252.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：密闭环境的真空度为5pa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
253.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
254.对比例13
255.本发明超级电容器的一个对比例。
256.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：密闭环境的真空度为100pa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
257.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
258.对比例14
259.本发明超级电容器的一个对比例。
260.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：第三次烘烤的温度为80℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
261.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
262.对比例15
263.本发明超级电容器的一个对比例。
264.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s4中：第三次烘烤的温度为200℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
265.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
266.对比例16
267.本发明超级电容器的一个对比例。
268.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s5中：密闭环境的气压为101.3kpa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
269.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
270.对比例17
271.本发明超级电容器的一个对比例。
272.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s5中：第四次烘烤的温度为200℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
273.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
274.对比例18
275.本发明超级电容器的一个对比例。
276.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：密闭环境的真空度为100pa；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
277.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
278.对比例19
279.本发明超级电容器的一个对比例。
280.本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法与实施例1的区别仅在于步骤s6中：第五次烘烤的温度为200℃；本对比例所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法中其他步骤均与实施例1相同。
281.本对比例所述超级电容器的制备方法与实施例1相同。
282.对比例20
283.本发明超级电容器的一个对比例。本对比例的气体a为氩气，气体b为氮气。本对比例所述去除超级电容器电极片中的水的方法包括以下步骤：
284.s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；
285.s2、将步骤s1所述双面涂布的电极片置于密闭的密闭环境中，通入气体a，使密闭环境的气压为1.013kpa，在气体a气氛、80℃下进行第一次烘烤4小时以去除电极片表面的水分子，同时使气体a包裹电极片内部的水分子；
286.s3、将步骤s2所述电极片与隔膜卷绕得到电芯，抽真空，使密闭环境的真空度为10pa，将电芯在真空、120℃下进行第二次烘烤30min，使被气体a包裹的水分子渗透到电芯表面；
287.s4、通入气体b，使密闭环境的气压为81.04kpa，将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在气体b气氛、120℃下进行第三次烘烤2小时，使被气体b包裹的水分子扩散至腔体中；
288.s5、抽真空，是密闭环境的真空度为10pa，将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在真空、120℃下进行第四次烘烤8小时。
289.本对比例所述超级电容器的制备方法包括以下步骤：
290.向步骤s5所述第四次烘烤后的电芯所处密闭环境中通入气体b至密闭容器的气压为101.3kpa，取出电芯进行注液，封口，得到所述超级电容器。
291.效果例1
292.为了验证本发明所述去除超级电容器电极片和隔膜中的水后制备的超级电容器的性能，将实施例1～30和对比例1～20的超级电容器测试其内阻和容量。
293.内阻的测试方法为：(1)在25℃，50～52％rh环境下，使用直流内阻测试仪测试超级电容器单体的初始内阻，即0h的内阻值；(2)将超级电容器单体置于温度为85℃的鼓风干燥箱内，2.5v下恒流恒压放置1000h；分别在200、400、600、800和1000h时，将超级电容器单体取出，冷却至室温；(3)然后在25℃，50～52％rh环境下，使用直流内阻测试仪测试单体85℃下放置200、400、600、800和1000h后的内阻。
294.容量的测试方法为：(1)在25℃，50～52％rh环境下，使用充放电测试进行测试初始容量，即0h的容量值，电流设置为180ma，电压设置为2.7v～0.5v；(2)将超级电容器单体置于温度为85℃的鼓风干燥箱内，2.5v下恒流恒压放置1000h；分别在200、400、600、800和1000h时，将超级电容器单体取出，冷却至室温；(3)然后在25℃，50～52％rh环境下，使用充放电测试仪，按照初始容量测试方法，测试单体85℃下放置200、400、600、800和1000h后的容量。
295.超级电容器的内阻的测试结果如下表1和表2所示。
296.表1
297.[0298][0299]
表2
[0300]
[0301][0302]
从表1～2可以看出，实施例1～30所制超级电容器单体的初始内阻≤39.2mω，85℃下恒压耐温1000h后，超级电容器单体内阻≤123.9mω，内阻变化率≤316％，展现出优异的耐高温性能。而对比例1～20所制超级电容器单体的初始内阻≤51.4mω，85℃下恒压耐温1000h后，超级电容器单体内阻≤256.0mω，内阻变化率≤498％，与实施例所制单体初始内阻差异不大，而单体的耐高温性能差异明显。
[0303]
超级电容器的容量的测试结果如下表3和表4所示。
[0304]
表3
[0305]
[0306][0307]
表4
[0308]
[0309][0310]
从表3～4可以看出，实施例1～30所制超级电容器单体的初始容量≥10.55f，85℃下恒压耐温1000h后，超级电容器单体容量≥8.37f，容量变化率≤21.9％，展现出优异的耐高温性能。而对比例1～20所制超级电容器单体的初始容量和实施例单体初始容量差异较小，但85℃耐温1000h后，对比例超级电容器单体的容量≤5.42f，容量变化率≥48.1％，与实施例差异较大。
[0311]
效果例2
[0312]
为了进一步验证本发明所述方法制备得到的超级电容器的稳定性，采用实施例1、实施例28、实施例29和对比例1的超级电容器的制备方法分别制备5个相同的超级电容器样品(记录为：样品1～样品5)，对制备得到的超级电容器进行内阻和容量性能测试，测试结果如图3～10所示。
[0313]
图3为本发明实施例1的超级电容器在不同时间时的容量图；图4为本发明实施例1的超级电容器在不同时间时的内阻图。从图3～4可以看出，本发明实施例1的超级电容器的制备方法制备得到的样品1～样品5在1000h后容量能够保持在8.5f以上，内阻在80mω以下，表明其耐热性能较好。
[0314]
图5为本发明实施例28的超级电容器在不同时间时的容量图；图6为本发明实施例28的超级电容器在不同时间时的内阻图。从图5～6可以看出，本发明实施例28的超级电容器的制备方法制备得到的样品1～样品5在1000h后容量能够保持在9.8f以上，内阻在70mω以下，表明其耐热性能较好。
[0315]
图7为本发明实施例29的超级电容器在不同时间时的容量图；图8为本发明实施例29的超级电容器在不同时间时的内阻图。从图7～8可以看出，本发明实施例29的超级电容器的制备方法制备得到的样品1～样品5在1000h后容量能够保持在9.7f以上，内阻在55mω以下，表明其耐热性能较好。
[0316]
图9为本发明对比例1的超级电容器在不同时间时的容量图；图10为本发明对比例1的超级电容器在不同时间时的内阻图。从图9～10可以看出，本发明对比例1的超级电容器
的制备方法制备得到的样品1～样品5在1000h后容量降低至6f以下，内阻提升值170mω以上，表明其耐热性能较差。
[0317]
最后所应当说明的是，以上是实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在铝箔的外表面双面涂覆活性炭，得到双面涂布的电极片；s2、将步骤s1所述电极片在密闭环境中，在气体a气氛下进行第一次烘烤以去除电极片表面的水分子，同时使气体a包裹电极片内部的水分子；s3、将步骤s2所述第一次烘烤后的电极片与隔膜制备得到电芯，将电芯在气体a气氛下进行第二次烘烤，使气体a包裹隔膜内部的水分子；s4、将步骤s3所述第二次烘烤后的电芯在真空下进行第三次烘烤，使电极片内部的水分子和隔膜内部的水分子渗透到电芯表面；s5、将步骤s4所述第三次烘烤后的电芯在气体b气氛下进行第四次烘烤，使电芯表面的水分子扩散至密闭环境中；s6、将步骤s5所述第四次烘烤后的电芯在真空下进行第五次烘烤；所述气体a和气体b为氮气或惰性气体，且所述气体a和气体b不同；所述气体a和气体b中水分的体积百分比均为≤15ppm。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述密闭环境的气压为1.013～10.13kpa，所述第一次烘烤的温度为80～120℃，所述第一次烘烤的时间为4～8h。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述密闭环境的气压为5.065～8.104kpa，所述第一次烘烤的温度为100～120℃，所述第一次烘烤的时间为6～8h。5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述密闭环境的气压为1.013～10.13kpa，所述第二次烘烤的温度为80～120℃，所述第二次烘烤的时间为1～3h。6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述密闭环境的真空度为10～50pa，所述第三次烘烤的温度为120～160℃，所述第三次烘烤的时间为30min。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述密闭环境的真空度为25～50pa，所述第三次烘烤的温度为140～160℃。8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述密闭环境的气压为81.04kpa，所述第四次烘烤的温度为120～160℃，所述第四次烘烤的时间为2～4h。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤s5中，所述第四次烘烤的温度为140～160℃，所述第四次烘烤的时间为3h。10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤s6中，所述密闭环境的真空度为10～50pa，所述第五次烘烤的温度为120～160℃，所述第五次烘烤的时间为8～12h。

技术总结
本发明涉及一种去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法，属于超级电容器技术领域。本发明所述去除超级电容器的电极片和隔膜中水分的方法包括以下步骤：S1、制备电极片；S2、在气体A气氛下烘烤以去除电极片表面的水分子，同时使气体A包裹电极片内部的水分子；S3、将电极片与隔膜制备得到电芯，在气体A气氛下烘烤，使气体A包裹隔膜内部的水分子；S4、在真空下烘烤，使隔膜内部的水分子渗透到电芯表面；S5、在气体B气氛下烘烤，使电芯表面的水分子扩散至密闭环境中；S6、在真空下烘烤。本发明所述方法通过去除超级电容器电极片和隔膜中的水能够使得超级电容器在高温环境下长时间使用能够保持低内阻和高容量的性能。使用能够保持低内阻和高容量的性能。


技术研发人员：农剑 蓝海玲 刘科 苏鑫 赵勇刚
受保护的技术使用者：广东风华高新科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/13