一種電化學超級電容器及其製造方法
2023-06-17 01:52:06
專利名稱：一種電化學超級電容器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及電容器技術領域，具體涉及一種電化學超級電容器及其製造方法。
背景技術：
電化學超級電容器是一種新型儲能裝置，集高能量密度、高功率密度、長壽命等特 性於一身，此外它還具有免維護、高可靠性等優點，是一種兼備電容和電池特性的新型電子 元件。與普通電容器和電池相比較，電化學超級電容器具有體積小、容量大、充電速度快、循 環壽命長、放電功率高、工作溫度寬(-40°C 85°C )、可靠性好等優點，在能源、通訊、數碼、 電子、醫療、衛生、網絡、汽車等領域都有十分廣泛的應用前景。 目前電化學超級電容器的組裝工藝以疊片法為主，先疊片形成小的單體，再將單 體串並聯，然後封裝形成一個具有大容量的單體。由於疊片法採用連續塗布法，在其後的工 序中，需要根據疊片工藝對電極尺寸的要求清洗集流體表面的活性物質，得到焊接區以便 引出極耳，這樣就增加了工藝的複雜程度，同時由於疊片工藝操作複雜，工藝一致性差，因 此大規模工業生產製造的電化學超級電容器單體一致性差，能量密度低，而且生產效率低 下。
發明內容
本發明的目的在於提供一種電化學超級電容器，本發明的目的還在於提供一種電 化學超級電容器的製造方法。 為了實現以上目的，本發明所採用的技術方案是一種電化學超級電容器，包括電 極巻芯及外殼，電極巻芯插裝在外殼內，所述的電極巻芯由巻繞成巻狀的帶狀巻材構成，該 帶狀巻材由第一極片、外隔膜、第二極片、內隔膜由外向內依次疊置而成，所述外隔膜包括 聚丙烯無紡布層和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜層，所述的內隔膜為聚丙烯多孔薄膜，所 述的第一、第二極片的一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳，所述第一、第二極片的極耳相 對設置於巻芯的兩端。 所述第一、第二極片均包括鋁箔基體及塗覆於鋁箔基體部分表面上的塗炭層，所 述極耳為鋁箔基體一側的橫向旁側部分，所述塗炭層縱向延伸於鋁箔基體另一側的橫向旁 側並與極耳相鄰設置。 —種電化學超級電容器的製造方法，所述的製造方法包括以下步驟 (1)將第一極片、外隔膜、第二極片、內隔膜由外向內依次疊置，所述第一、第二極
片的一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳，第一、第二極片的極耳相對設置於電極巻芯的
兩端，之後巻繞製成兩端帶有伸出極耳的電化學超級電容器電極巻芯； (2)將電極巻芯兩端伸出的極耳壓實，並在壓實的極耳上分別固連墊塊，之後將電 極巻芯及墊塊冷卻到-65 _551:，插裝入外殼中，插裝時外殼溫度保持100 120°C ;
(3)在露出外殼的一個墊塊上套設一絕緣墊圈，之後與端蓋下部配合連接，端蓋下 部套設有一密封圈，端蓋上部套設有一絕緣墊圈；
(4)在墊塊和端蓋之間的空隙所對應的外殼部分設一滾槽，滾槽內壁壓緊端蓋上 套設的密封圈和絕緣墊圈，同時壓緊墊塊上套設的絕緣墊圈，之後封裝，得到電化學超級電 容器。 其中外隔膜由聚丙烯無紡布層和聚乙烯接枝膜層通過粘接劑複合而成，內隔膜為 聚丙烯多孔薄膜。 本發明提供的電化學超級電容器的電極巻芯的內隔膜選用聚丙烯多孔薄膜，外隔 膜由聚丙烯無紡布層和聚乙烯接枝膜層通過粘接劑複合而成，這樣既保證了隔膜的離子通 透性、液體吸附性，同時還提高了隔膜的耐腐蝕性和導電性，且具有較高的抗拉強度及較低 的電阻。另外，由於極片的一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳，因此在超級電容器充、放 電時，強大的電流隨時可以通過極片傳輸到極耳，電阻很小，所以不會產生較高的溫升，因 此在大功率、大電流狀態下連續工作時，超級電容器不會產生高的發熱現象，從而提高了超 級電容器的安全性和穩定性，有效地延長了超級電容器的使用壽命。 本發明提供的製造方法將電極巻芯兩端壓實的極耳與墊塊焊接或鉚接，可以降低 電化學超級電容器的接觸電阻；電極巻芯與外殼進行裝配時，採用冷熱混裝工藝，即電極巻 芯用液氮冷卻到_601:左右，外殼則加熱到100 12(TC，這樣可確保外殼與電極巻芯裝配 時定位準確；在端蓋與端蓋配合連接的墊塊之間的空隙所對應的外殼部分設置滾槽，滾槽 內壁壓緊端蓋上套設的密封圈和絕緣墊圈，同時壓緊墊塊上套設的絕緣墊圈，這樣既能保 證電化學超級電容器的有效密封，又保證了正負極的有效絕緣。 端蓋為電化學超級電容器一極的引出端，端蓋與固連在電極巻芯極耳上的墊塊中 的一個墊塊配合連接，端蓋上設有注液孔；外殼為電化學超級電容器另一極的引出端，外殼
與另一固連在電極巻芯極耳上的墊塊配合連接。端蓋和外殼裸露出電化學超級電容器的部 分可以加工成接線柱、螺紋等，以滿足實際需要。 本發明提供的電化學超級電容器的製造方法簡單、方便，適合大規模工業生產，用 該方法製造的電化學超級電容器內阻小，絕緣性能好，安全性和穩定性高，適於大功率、大 電流狀態下連續工作時，使用壽命長。
圖1為本發明提供的電化學超級電容器的結構示意圖； 圖2為本發明提供的電化學超級電容器的電極巻芯展開時的結構示意圖。
具體實施例方式
本發明提供的電化學超級電容器的結構如圖1所示，包括電極巻芯10和外殼9，電 極巻芯10插裝在外殼9內，外殼9為電化學超級電容器的一個電極引出端。電極巻芯10展 開時的結構示意圖如圖2所示，第一極片1、外隔膜2、第二極片3、內隔膜4由外向內依次疊 置，構成待巻繞的帶狀巻材，巻繞成巻狀後即為超級電容器的電極巻芯10。外隔膜2包括聚 丙烯無紡布層和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜層，內隔膜4為聚丙烯多孔薄膜，第一極片1 的一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳5，第二極片3的一橫向旁側一體設有縱向延伸的 極耳6，極耳5和極耳6相對設置於巻芯的兩端。第一極片1的陰影部分為塗炭層7，第二 極片3的陰影部分為塗炭層8。在加工極片時，選擇大小合適的鋁箔，在塗炭層部分塗上炭層，未塗炭層的部分即為極耳，加工方便。
電化學超級電容器的製造方法，包括以下步驟 (1)將第一極片1、外隔膜2、第二極片3、內隔膜4由外向內依次疊置，巻繞製成電
化學超級電容器電極巻芯，電極巻芯的兩端分別有伸出的極耳5和極耳6 ; (2)將極耳5和極耳6壓實，並在壓實的極耳上分別固連墊塊，之後將電極巻芯及
墊塊用液氮冷卻到-e(rc左右，插裝入外殼9中，插裝時外殼溫度保持ll(TC左右； (3)在露出外殼的一個墊塊上套設一絕緣墊圈，之後與端蓋下部配合連接，端蓋下 部套設有一密封圈，端蓋上部套設有一絕緣墊圈； (4)在墊塊和端蓋之間的空隙所對應的外殼部分設一滾槽，滾槽內壁壓緊端蓋上 套設的密封圈和絕緣墊圈，同時壓緊墊塊上套設的絕緣墊圈，之後封裝，得到電化學超級電 容器。
權利要求
一種電化學超級電容器，包括電極卷芯及外殼，電極卷芯插裝在外殼內，其特徵在於，所述的電極卷芯由卷繞成卷狀的帶狀卷材構成，該帶狀卷材由第一極片、外隔膜、第二極片、內隔膜由外向內依次疊置而成，所述外隔膜包括聚丙烯無紡布層和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜層，所述的內隔膜為聚丙烯多孔薄膜，所述的第一、第二極片的一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳，所述第一、第二極片的極耳相對設置於卷芯的兩端
2. 根據權利要求1所述的電化學超級電容器，其特徵在於，所述第一、第二極片均包括 鋁箔基體及塗覆於鋁箔基體部分表面上的塗炭層，所述極耳為鋁箔基體一側的橫向旁側部 分，所述塗炭層縱向延伸於鋁箔基體另一側的橫向旁側並與極耳相鄰設置。
3. —種權利要求1或2所述的電化學超級電容器的製造方法，其特徵在於，所述的製造 方法包括以下步驟(1) 將第一極片、外隔膜、第二極片、內隔膜由外向內依次疊置，所述第一、第二極片的 一橫向旁側一體設有縱向延伸的極耳，第一、第二極片的極耳相對設置於電極巻芯的兩端， 之後巻繞製成兩端帶有伸出極耳的電化學超級電容器電極巻芯；(2) 將電極巻芯兩端伸出的極耳壓實，並在壓實的極耳上分別固連墊塊，之後將電極巻 芯及墊塊冷卻到65 55t:，插裝入外殼中，插裝時外殼溫度保持100 120°C ;(3) 在露出外殼的一個墊塊上套設一絕緣墊圈，之後與端蓋下部配合連接，端蓋下部套 設有一密封圈，端蓋上部套設有一絕緣墊圈；(4) 在墊塊和端蓋之間的空隙所對應的外殼部分設一滾槽，滾槽內壁壓緊端蓋上套設 的密封圈和絕緣墊圈，同時壓緊墊塊上套設的絕緣墊圈，之後封裝，得到電化學超級電容 器。
4. 根據權利要求3所述的電化學超級電容器的製造方法，其特徵在於，外隔膜由聚丙 烯無紡布層和聚乙烯接枝膜層通過粘接劑複合而成。
5. 根據權利要求3所述的電化學超級電容器的製造方法，其特徵在於，內隔膜為聚丙 烯多孔薄膜。
6. 根據權利要求3所述的電化學超級電容器的製造方法，其特徵在於，壓實的極耳通 過焊接或鉚接與墊塊固連。
7. 根據權利要求3所述的電化學超級電容器的製造方法，其特徵在於，所述的端蓋上 設有注液孔。
全文摘要
本發明公開了一種電化學超級電容器及其製造方法，該超級電容器的製造方法為(1)第一極片、外隔膜、第二極片、內隔膜由外向內依次疊置，卷繞製成電極卷芯，電極卷芯的兩端具有伸出的極耳；(2)將電極卷芯兩端的極耳壓實，壓實的極耳分別與墊塊固連，之後採用冷熱混裝方式與外殼裝配；(3)在墊塊上套設一絕緣墊圈，之後與端蓋下部配合連接，端蓋下部套設一密封圈，端蓋上部套設一絕緣墊圈；(4)在墊塊和端蓋之間的空隙所對應的外殼部分設滾槽，滾槽內壁壓緊密封圈和絕緣墊圈，之後封裝製得電化學超級電容器。本發明提供的製造方法簡單，適合工業生產，用該方法製造的電化學超級電容器內阻小，絕緣性能好，不易發熱，適於大功率應用。
文檔編號H01G9/08GK101714467SQ200910309939
公開日2010年5月26日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者孫貫英, 庫敬軒, 李遠鋒, 潘登雲, 王鵬, 甘泉, 袁召, 黃偉 申請人:凱邁嘉華(洛陽)新能源有限公司