超级电容器的电极制备是器件制造的核心环节，印刷治具主要用于将活性材料浆料（如活性炭、MXene、导电剂与粘结剂的混合物）精确涂布在集流体表面-6-8。与压敏电阻的银胶印刷不同，超级电容器浆料通常具有更高的粘度和固体含量，对治具的要求也有所差异。

当前主流的印刷技术路线包括：

二、主要印刷治具类型详解

1. 平板丝网印刷治具

这是最基础也最常用的类型，与压敏电阻印刷治具结构相似，但针对超级电容器的特点进行了优化。

基本结构：

• 网版组件：金属或聚酯丝网绷紧在网框上，网目数通常为100-400目，丝径0.1-5nm-5。图文部分网孔允许浆料透过，非图文部分封闭-8。

• 刮刀系统：聚氨酯材料制成，具有一定硬度和柔性，刃口直线型。刮刀施加压力使浆料通过网孔转移到基材上-5。

• 基材固定平台：用于放置集流体（如铝箔、铜箔、导电纸或柔性PET基底），通常配有真空吸附孔以固定基材。

关键技术点：

• 通过改变金属筛网厚度可精确控制活性材料层的厚度，这是区别于压敏电阻印刷的重要特征-6。

• 印刷后需进行退火处理（如120℃/10min），以去除溶剂并使材料牢固附着-8。

2. 滚筒式连续印刷治具

这种设计专门针对卷对卷连续生产场景，与压敏电阻的批量式印刷有本质区别。

核心结构（依据专利CN103568502A）-2-5：

• 圆柱形印刷滚筒：侧面设置有网孔，滚筒内部装有斧形刮刀，刮刀刃口与滚筒内壁轴向紧密贴合。

• 支撑滚筒：位于导电纸下方，与印刷滚筒平行设置，两者轴心垂直于水平面。

• 工作原理：导电纸从两滚筒之间连续通过，印刷滚筒旋转时，内部刮刀将浆料从网孔挤压到导电纸表面。

优势：

• 连续化生产，效率极高

• 厚度离散性小，产品电性能一致性好

• 电极材料使用效率高，有效避免污染-3-5

3. 自动集成式印刷治具

面向智能制造需求，将印刷与上下料、传输功能集成的自动化方案。

典型结构（依据专利CN117170184A）-1：

• 立柱与滑轨系统：固定丝印网版，控制刮刀Z轴移动

• 伺服驱动刮刀：A6伺服电机驱动，配合压力传感器实现闭环压力控制

• 传输模块：步进电机驱动的机械爪与传送带，实现电极自动传输

• 装配模块：将印刷后的电极组装成完整超级电容器

技术亮点：

• 刮刀通过浮动接头与气缸装置连接，可实现Z轴精密控制-1

• 压力传感器实时监测刮刀压力，确保印刷均匀性

三、特殊应用场景的定制化治具

1. 平面梳齿型（叉指型）微超电容治具

针对柔性电子、微型穿戴设备的需求，梳齿型（叉指型）超级电容器成为研究热点。这类器件的电极齿距微小（可窄至250nm，间距仅1µm）-4，对治具精度要求极高-6-8。

特殊设计要求：

• 采用金属不干胶刻制镂空梳齿图案，紧贴在金属筛网正面

• 利用筛网细密空隙保证电极形状完整，防止齿间短路

• 基材常用柔性PET薄膜，印刷前需等离子体处理以改善浸润性-8

典型工艺参数（MXene油墨案例）-8：

• 油墨浓度：150 mg/mL

• 退火条件：真空烘箱120℃/10min

• 凝胶电解质：PVA-H₃PO₄体系

2. 隔膜涂胶治具

叠层式超级电容组中，单元间的绝缘是关键。隔膜涂胶机用于在隔膜纸边缘印刷热熔胶，实现绝缘封堵-9。

结构特点：

• 上浆辊+胶辊组成涂胶系统

• 双刮刀结构确保涂胶均匀

• 悬浮气流装置加速胶料固化

• 印刷速度可达30m/min（无机系超级电容隔膜）

四、关键性能对比与选型建议

五、与压敏电阻印刷治具的差异总结