一種低內阻扣式雙電層超級電容器的製作方法
2023-05-06 06:53:01 1
專利名稱：一種低內阻扣式雙電層超級電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及化學電源領域，特別地涉及一種低內阻扣式雙電層超級電容器。
背景技術：
超級電容器是一種既具有傳統電容器般高功率密度，又具有化學電源類似的能量密度的新型儲能器件。按工作機理來分，一般分為兩類一類是基於高比表面積電極材料與溶液界面之間電荷分離而形成的雙電層電容器，另一類是基於電化學欠電位沉積或氧化還原法拉第過程的贗電容器。超級電容器的功率性能、較長循環壽命以及能夠在低溫環境下可靠操作等特點，使其成為運輸、工業與消費類電子、再生能源及其它應用產品的蓄能與電力傳輸解決方案，例如在電動汽車、航空、後備電源、發電(風能、太陽能發電)通訊、信號監控等領域的電源應用方面具有廣闊的市場前景。近年來，美國、日本、俄羅斯、韓國等國家都 投入大量人力、物力、財力對超級電容器進行研究開發，一些公司的產品已實現商品化。扣式超級電容器的組裝主要借鑑扣式電池的生產工藝，目前雙電層超級電容器中用的最廣的活性材料是高比表面積的活性炭(Activated Carbon, AC),但由於AC的顆粒與顆粒之間接觸不是很好，導電性差，使得電容器的內阻較高。為解決這一問題，傳統的方法採用在電極與殼體的一面噴塗導電金屬或粘結導電金屬片(網)，導電金屬有鎳、銀、金、鉬、銅、鈦，此方法雖可取得一定效果，但也使生產工藝變的繁瑣，不利於大規模化生產。
發明內容
本發明的目的在於提出一種製作工藝簡單、電極導電性好、內阻低的低內阻扣式雙電層超級電容器。本發明提出一種低內阻扣式雙電層超級電容器，包括正極殼蓋、負極殼蓋、電極對、電解液和密封圈，其特徵在於，所述正極殼蓋和負極殼蓋極內層預先衝壓或鍍覆出若干個陣列尖端，所述陣列尖端分別直接刺入正、負極炭片中。較優地，所述陣列尖端分布在正、負極殼蓋中心，範圍在O. 4^0. 6倍半徑之間，陣列尖端的高度為O. Γ0. 8倍正、負極片的厚度，陣列尖端的尖角角度為30° 45°之間，陣列尖端的個數為3 4個/mm2。其中，所述電極對由正極炭片、負極炭片、隔膜組成，正、負極片中間用隔膜隔開，隔膜紙直徑稍大於正、負極極片直徑。其中，所述正、負極炭片的活性物質為多孔活性炭材料。其中，所述隔膜為玻璃纖維紙、聚丙烯PP或聚乙烯PE微孔膜、尼龍布、聚乙烯醇膜或石棉紙中的一種。其中，所述密封圈材料是PP、PE或橡膠中的一種，鑲在負極殼蓋的外圈。其中，所述電解液溶劑為乙腈、丙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種，溶質為Olmol/L的四乙基四氟硼酸銨(Et4NBF4)或三乙基甲基四氟硼酸銨(Et3MeNBF4),或 0 lmoI/L 的高氯酸鋰(LiClO4)15
本發明提出的低內阻扣式雙電層超級電容器結構使得製造工序簡單，處理過程中無須進行殼體與電極間的噴塗導電金屬或焊粘結導電金屬片，製作的雙電層電容器均一性好，內阻值低，降低了生產成本，適合不同型號產品的大規模批量生產。
圖1為本發明低內阻扣式雙電層超級電容器結構示意圖；圖2為電極對結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例詳細說明本發明的技術方案。如圖1和2所示，本發明低內阻扣式雙電層超級電容器包括正極殼蓋1、負極殼 蓋2、電極對3、電解液4和密封圈5，正極殼蓋I和負極殼蓋2內層預先衝壓或鍍覆出若干個陣列尖端6，陣列尖端6分別直接刺入正、負極炭片7、8中。在製備過程中，首先按照壓炭工藝製備正、負極活性炭片，正、負極活性炭片的厚度均為O. 80mm，直徑1. 20mm，壓實密度為O. 45g/cm3。採用模具衝壓的方法分別加工出內層有陣列尖端的正極殼蓋和負極殼蓋，正極、負極陣列尖端分布範圍在殼體中心半徑O. 36mm以內，數目為3個/mm2，其高度為O. 48mm，尖端角度控制在30° 45°之間。隔膜採用日本NKK4535型隔膜紙，隔膜直徑1. 30mm，按照正極炭片、隔膜、負極炭片依次疊加，即製成電極對，然後正極殼蓋朝上，將電極對壓入正極殼中，同時保證陣列尖端能夠正確刺入電極對的正極片中，且不刺穿隔膜，同樣將負極殼蓋組裝好，注入lmol/L的Et3MeNBF4/PC，然後封口密封，即完成扣式電容器的製造。本實施例中採用本發明方法製得的超級電容器工作電壓為2. 7V，測得的容量為2F，內阻為I Ω。為了進一步比較，採用相同的原材料，只是在正、負極殼體內用傳統方法塗覆導電塗層製得的超級電容器工作電壓為2. 7V，測得的容量為2F，內阻為3 Ω，相同條件下，採用本發明的方法內阻僅為傳統方法的1/3。本說明書中所述的只是本發明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明的限制。凡本領域技術人員依本發明的構思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的範圍之內。
權利要求
1.一種低內阻扣式雙電層超級電容器,包括正極殼蓋、負極殼蓋、電極對、電解液和密封圈，其特徵在於，所述正極殼蓋和負極殼蓋極內層預先衝壓或鍍覆出若干個陣列尖端，所述陣列尖端分別直接刺入正、負極炭片中。
2.如權利要求1所述的超級電容器，其特徵在於所述陣列尖端分布在正、負極殼蓋中心，範圍在O. 4^0. 6倍半徑之間，陣列尖端的高度為O. Γ0. 8倍正、負極片的厚度，陣列尖端的尖角角度為30° 45°之間，陣列尖端的個數為3 4個/mm2。
3.如權利要求1所述的超級電容器，其特徵在於所述電極對由正極炭片、負極炭片、隔膜組成，正、負極片中間用隔膜隔開，隔膜紙直徑稍大於正、負極極片直徑。
4.如權利要求3所述的超級電容器，其特徵在於所述正、負極炭片的活性物質為多孔活性炭材料。
5.如權利要求3所述的超級電容器，其特徵在於所述隔膜為玻璃纖維紙、聚丙烯PP或聚乙烯PE微孔膜、尼龍布、聚乙烯醇膜或石棉紙中的一種。
6.如權利要求1所述的超級電容器，其特徵在於所述密封圈材料是PP、PE或橡膠中的一種，鑲在負極殼蓋的外圈。
7.如權利要求1所述的超級電容器，其特徵在於所述電解液溶劑為乙腈、丙腈、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種，溶質為Olmol/L的四乙基四氟硼酸銨 (Et4NBF4)或三乙基甲基四氟硼酸銨(Et3MeNBF4),或(Tlmol/L的高氯酸鋰(LiC104)。
全文摘要
本發明提出一種低內阻扣式雙電層超級電容器，包括正極殼蓋、負極殼蓋、電極對、電解液和密封圈，其特徵在於，所述正極殼蓋和負極殼蓋極內層預先衝壓或鍍覆出若干個陣列尖端，所述陣列尖端分別直接刺入正、負極炭片中。本發明提出的低內阻扣式雙電層超級電容器結構使得製造工序簡單，製作的雙電層電容器均一性好，內阻值低，降低了生產成本，適合不同型號產品的大規模批量生產。
文檔編號H01G11/70GK103021677SQ20121056714
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者顏亮亮, 李娟 , 楊恩東, 安仲勳, 吳明霞, 曹小衛 申請人:上海奧威科技開發有限公司