超级电容器外壳及具备其的超级电容器的制作方法

本发明涉及超级电容器，具体涉及超级电容器外壳及具备其的超级电容器。

背景技术：

1、超级电容器是介于传统物理电容器与二次电池之间的新型储能器件，基于双电层电容或赝电容机制实现能量存储，无需复杂化学反应，仅通过电荷吸附或快速氧化还原反应完成充放电。其功率密度、充放电速度、循环寿命远高于普通电池，且适应宽温环境、无污染物排放、安全性高，已广泛应用于新能源汽车启停与再生制动、电子设备应急供电、电网调频与峰值补偿、轨道交通能量回收等领域。

2、然而，超级电容器非金属外壳在实际应用中仍存在以下性能短板：其一，耐电解液腐蚀性不足，长期接触有机电解液易发生溶胀、龟裂，破坏密封性能，进而引发内部电极氧化失效；其二，抗冲击性欠缺，易出现壳体变形、开裂；其三，散热性能不佳，电荷快速迁移产生的热量难以通过非金属壳体高效导出，导致内部温度累积，既降低能量存储效率，又会加速材料老化，缩短器件循环寿命。因此，现有超级电容器非金属外壳的耐电解液腐蚀性、抗冲击性、散热性依然有待提高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供超级电容器外壳及具备其的超级电容器，解决以下技术问题：

2、现有超级电容器非金属外壳依然存在耐电解液腐蚀性、抗冲击性、散热性比较差的问题。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、超级电容器外壳，包括以下质量份的原料：聚苯硫醚树脂65-70份、增效剂6-8份、混合导热填料24-27份；

5、所述增效剂为经硅烷偶联剂kh-560在ph为4.0-4.5条件下改性的聚醚醚酮微粉与甲壳素晶须；

6、所述混合导热填料为先经聚乙二醇分散，再经七水合硫酸亚铁和过氧化氢预处理，最后经硅烷偶联剂kh-550改性的氮化硼纳米片与纳米碳化硅。

7、优选的，所述增效剂的制备方法如下：

8、在去离子水中加入聚醚醚酮微粉并搅拌20-30min，之后边以8000-10000r/min搅拌边滴入甲壳素晶须悬浮液并搅拌1-1.5h，用浓度为0.1mol/l的盐酸调节ph至4.0-4.5后加入硅烷偶联剂kh-560并搅拌60-70min，最后离心分离并在45-50℃下真空干燥12-16h并研磨，得到增效剂。

9、优选的，所述去离子水、聚醚醚酮微粉、甲壳素晶须悬浮液、硅烷偶联剂kh-560的质量比为100-120：1：1：0.2；

10、所述甲壳素晶须悬浮液的质量分数为5%-10%。

11、优选的，所述混合导热填料的制备方法如下：

12、a1：在去离子水中加入聚乙二醇并搅拌10-20min，之后加入氮化硼纳米片、纳米碳化硅并超声分散60-80min，随后调节ph至2-3并加入七水合硫酸亚铁，搅拌20-30min后滴入过氧化氢水溶液并在30-35℃下搅拌3-4h，然后离心分离并用去离子水洗涤沉淀5-7次，最后在60℃下真空干燥8-10h，得到预处理混合填料；

13、a2：在无水乙醇中加入去离子水、冰醋酸并搅拌10-15min，之后加入硅烷偶联剂kh-550并搅拌40-60min，随后加入预处理混合填料并在70℃下搅拌回流4-6h，然后离心分离并先用乙醇洗涤3-5次，再用去离子水交替洗涤1-2次，再在80℃下真空干燥12-15h，得到混合导热填料。

14、优选的，a1中所述去离子水、聚乙二醇、氮化硼纳米片、纳米碳化硅、七水合硫酸亚铁、过氧化氢水溶液的用量比为130-150ml：0.3-0.5g：30-40g：2-4g：0.2-0.4g：5-7ml；

15、a1中所述过氧化氢水溶液的质量分数为30%。

16、优选的，a2中所述无水乙醇、去离子水、冰醋酸、硅烷偶联剂kh-550、预处理混合填料的用量比为150ml：2-3g：0.5-1g：1.2-2g：32-44g。

17、优选的，所述超级电容器外壳的制备方法如下：

18、s1：将聚苯硫醚树脂、增效剂、混合导热填料混合搅拌30-40min，之后进行熔融挤出处理，再经水冷、切粒，然后在120℃下干燥5-7h，得到复合母粒；

19、s2：将复合母粒进行注塑处理，冷却后脱模，得到超级电容器外壳。

20、优选的，s1中所述熔融挤出处理时双螺杆挤出机的长径比为40：1，真空度为-0.09--0.1mpa，一区温度为290-295℃，二区温度为295-305℃，三区和四区温度为300-310℃，模头温度为295℃，螺杆转速为200-250r/min。

21、优选的，s2中所述注塑处理时料筒温度为290-310℃，喷嘴温度为305℃，注射压力为80-100mpa，保压压力为60-80mpa，模具温度为150-160℃。

22、具备超级电容器外壳的超级电容器，所述超级电容器的制备方法如下：

23、依次将下集流体、负极片、经电解质浸润后的隔膜、正极片、上集流体对齐放入超级电容器外壳内腔，之后盖上带注液孔的上盖并从注液孔注入电解质，静置30-50min后用环氧树脂密封注液孔，然后从导电端子孔引出电极引线，再用密封胶固定引线接口，最后在60-80℃下真空干燥6-8h，得到超级电容器。

24、本发明的有益效果：

25、本发明提供了超级电容器外壳及具备其的超级电容器，本发明通过以下方法同时提高了超级电容器非金属外壳的耐电解液腐蚀性、抗冲击性和散热性。

26、（1）本发明增效剂中聚醚醚酮与聚苯硫醚化学结构相似、相容性极佳，聚醚醚酮本身冲击强度远高于聚苯硫醚，可直接填补聚苯硫醚基体的脆性缺陷；甲壳素晶须分散后能在基体中形成支撑网络，分散冲击应力，避免应力集中导致的断裂；硅烷偶联剂kh-560的环氧基团可同时与聚醚醚酮、甲壳素晶须及聚苯硫醚的活性基团反应，强化三相界面结合力，减少冲击时的界面剥离，进一步放大增韧效果，提高抗冲击能力。聚醚醚酮的化学惰性极强，耐有机电解液、酸碱介质的能力优于聚苯硫醚，可在聚苯硫醚基体表面形成防护层，阻挡电解液渗透；甲壳素晶须分子结构稳定，不易与超级电容器常用电解液发生反应，且纳米分散后能填补基体微小孔隙，减少电解液侵入通道；硅烷偶联剂kh-560强化的界面结合力，能抑制电解液在三相界面的渗透和侵蚀，避免长期浸泡后界面剥离导致的强度下降，提高冲击强度保留率。

27、（2）本发明混合导热填料中氮化硼纳米片、纳米碳化硅均为高导热绝缘填料，复合后可形成连续导热网络；超声分散工艺减少填料团聚，硅烷偶联剂kh-550改性降低了填料与聚苯硫醚基体的界面热阻，可让热量更顺畅传递，从而大幅提升外壳导热效率。氮化硼纳米片、纳米碳化硅化学稳定性极强，耐有机电解液、离子液体等超级电容器常用电解液的侵蚀，不会与电解液发生反应；硅烷偶联剂kh-550改性强化了氮化硼纳米片、纳米碳化硅与聚苯硫醚基体的界面结合，减少电解液渗透到界面的通道，避免界面剥离导致的结构破坏；同时，聚苯硫醚本身耐化学腐蚀性优异，搭配稳定的无机填料后，耐腐蚀性得到了进一步提高。

28、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。