一種疊層式電化學電容器的製作方法

2023-06-15 00:07:36

專利名稱：一種疊層式電化學電容器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電器裝置中的一種電化學電容器。這種電化學電容器具有較高的比能量和比功率，可以作為各種交通工具的儲能裝置，以及各類變電站所、醫院手術室、核反應堆控制、防護設施、航天通訊設施、無線電通訊的不間斷電源、應急電源等。
當前各國已經開始治理城市空氣汙染和一次性能源短缺等問題，其中採取的一種重要措施就是使用電動交通工具，減少並最終消除燃油型車輛，降低汙染氣體的排放。電化學電容器是電動車的關鍵技術之一。由於能夠以大功率快速充放電，電化學電容器既可用作汽車起動、加速和爬坡時的輔助電源，又可作為車輛下坡、剎車時回收動能的蓄能器，從而可以使燃料電池和電動機的設計功率大為降低，在車輛行駛時這些動力裝置可在最佳穩定功率下運行，節省燃料，延長使用壽命，還可有效地降低發動機的廢氣排放。
變電站、供電站等需要高壓開關，使用電化學電容器作為開關電源，可以做到真正的免維護。
在現有的技術中，如中國專利(公開號CN1160455)採用了活性炭粉末製作正、負電極的方法，另外還有使用炭纖維、炭凝膠等材料的電容器。由於這種電容器正、負極採用相同的材料和結構，比能量不大，使用受到很大限制，也不適合在電動車等設備上使用。用氫氧化鎳作正極、活性炭作負極的電容器已有報導(專利號ZL 00 231293.X)，每個電容器電壓約1.4伏。但使用時必須將相應個數的電容器用導線串聯起來以組成足夠電壓的電容器組，因而降低了可靠性，增加了重量和成本。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是採用疊層方式串聯兩個以上電容器單元(7)組成電容器，使用多孔高比表面炭材料作負極(1)，鎳的氧化物或氫氧化物作正極(3)，一對負極(1)和正極(3)的一面分別緊貼在一可通過離子的隔膜(4)上，另一面分別緊貼在兩電子導電隔板(2)上，按電子導電隔板(2)、負極(1)、隔膜(4)、正極(3)、電子導電隔板(2)順序疊層，構成電容器單元(7)，用密封材料(6)將電解液(5)密封在電容器單元(7)之內；電子導電隔板(2)隔斷兩電容器單元(7)的電解液(5)，並作為導電體連接串聯的電容器單元(7)。電子導電隔板(2)為鍍鎳鐵片、鎳片、導電橡膠等電子導電而不漏電解液的材料；電解液(5)為a.25～45％的氫氧化鉀溶液；b.25～45％的氫氧化鉀溶液，含有氫氧化鋰添加劑。採用疊層方式串聯兩個以上電容器單元(7)以達到所需的電壓，接入電流引出端子(8)，裝入外殼(9)中，構成疊層式電化學電容器。所製成的電容器單元(7)的耐壓大於1.4V，其比電容比正負極均採用炭材料作為活性物質的雙電層電容器高3～4倍，而比能量高10倍以上，從而提高可靠性、比能量和比功率。
本實用新型所述的電容器的負極可以採用各種炭材料製造，包括粉狀活性炭、活性炭纖維、活性炭氈(布)、活性炭板、炭氣凝膠、炭幹凝膠、多孔玻璃態炭、碳納米管、碳納米纖維、中間相炭微球等材料。正極為氧化鎳或氫氧化鎳電極。
圖2若干個電容器單元組成的疊層式電化學電容器1.負極，2.電子導電隔板，3.正極，4.隔膜，5.電解液，6.密封材料，7.電容器單元，8.電流引出端子，9.外殼。
權利要求1.一種疊層式電化學電容器，包括以疊層方式串聯兩個以上電容器單元(7)，其特徵是多孔高比表面炭材料作負極(1)，鎳的氧化物或氫氧化物作正極(3)，每個負極(1)和正極(3)的一面緊貼在一可通過離子的隔膜(4)上，另一面緊貼一電子導電隔板(2)上，按電子導電隔板(2)、正極(3)、隔膜(4)、負極(1)、電子導電隔板(2)順序疊層，構成電容器單元(7)，用密封材料(6)將電解液(5)密封在電容器單元(7)之內；電子導電隔板(2)隔斷兩電容器單元(7)的電解液(5)，並作為導電體連接串聯的電容器單元(7)。
2.按照權利要求1所述的疊層式電化學電容器，其特徵在於作為負極(1)的炭材料為粉狀活性炭、活性炭纖維、活性炭氈(布)、活性炭板、炭氣凝膠、炭幹凝膠、多孔玻璃態炭、碳納米管、碳納米纖維、中間相炭微球等。
3.按照權利要求1所述的疊層式電化學電容器，其特徵在於電容器的正極(3)為氧化鎳或氫氧化鎳。
4.按照權利要求1所述的疊層式電化學電容器，其特徵在於電容器的電解液(5)為a.25～45％的氫氧化鉀溶液；b.25～45％的氫氧化鉀溶液，含有氫氧化鋰添加劑。
5.按照權利要求1所述的疊層式電化學電容器，其特徵在於每兩個電容器單元(7)之間的電子導電隔板(2)為鍍鎳鐵片、鎳片、導電橡膠等。
專利摘要本實用新型屬於電器裝置領域，特別涉及到一種疊層式電化學電容器，包括以疊層方式串聯兩個以上電容器單元，每個電容器單元包括由炭材料作為活性物質的負極、中間的隔膜和用氫氧化鎳或氧化鎳作為活性物質的正極構成，每個電容器單元內部注有電解液。該電容器具有較高的比能量和比功率，可以作為各種交通工具的儲能裝置，以及各類變電站、醫院手術室、核反應堆控制、防護設施、航天通訊設施、無線電通訊的不間斷電源、應急電源等，具有壽命長、成本低、免維護等優點。
文檔編號H01G9/00GK2532569SQ0220312
公開日2003年1月22日 申請日期2002年2月6日 優先權日2002年2月6日
發明者程傑, 曹高萍, 楊裕生 申請人:中國人民解放軍63971部隊