一種圓柱型軟包裝超級電容器的製作方法

2023-09-11 11:59:20 1

專利名稱：一種圓柱型軟包裝超級電容器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電容器，尤其是介於電池和普通電容器之間的超級電容器，
具體地說是一種圓柱型軟包裝超級電容器。
背景技術：
眾所周知，超級電容器又可稱為超大容量電容器、雙電層電容器、(黃)金電容、儲 能電容或法拉電容，是近年來隨著材料科學的突破而出現的新型功率型電子元器件。它填 補了普通電容器與電池之間的比能量與比功率空白，具有高至數千法拉的電容量，瞬間放 電電流可達數千安培，同時還具有安全可靠、適用範圍寬的特點，是改善和解決電能動力性 能應用的突破性元器件。 超級電容器化學電容器與傳統的靜電電容器不同，其電荷的儲存不是通過電解質
的極化，而是建立在電化學原理基礎上。作為能量儲存裝置，電化學電容器儲存電能的多少
表現為電容量的大小。雙電層電容器主要採用活性炭作為電極的活性材料，利用它超常的
比表面積和多孔結構。充電時，在外界電場的作用下，溶液本體中的正、負離子分別向負、正
極遷移，在正負極分別形成雙電層，使得正極的電位上升，負極電位下降，正負極之間產生
電勢差。當充電完成外界電場撤消後，由於構成雙電層的固、液相正負電荷的相互吸引，使
得離子不會遷移回溶液本體，電容器的電壓得以保持。放電時外接電路將正負極連通，固相
中聚集的電荷發生定向移動，在外接電路中形成電流，同時溶液中的離子也會遷移回溶液
本體。所以，整個過程基本是一個電荷的物理遷移過程。 超級電容器與普通蓄電池相比具有以下不同的特性 蓄電池 超級電容器電化學電位變化 由活性物質的熱力學性質決定隨活性物質的變化而變化充放電電極電位變如果不發生非熱力學過程和物電極電位隨充電狀態而發生變化
相變化，電極電位保持不變 化學儲能 得不到恆流曲線 存在放電平臺，基本不變化電量儲存方式恆電位變化時恆流放電時電位變化比能量比功率充放電次數
物力儲能
恆流曲線呈線性變化 呈線性變化
20 200Wh/kg <500W/kg <2000次
0. 2 20Wh/kg 1 10KW/kg 〉105次 目前超級電容器的技術水平已經達到一定的高度，有各種各樣的外形結構和電 芯製造結構中國公開專利專利號200510033986. 3 —種巻繞式超級電容器及其製作 方法，公開了一種方形巻繞軟包裝超級電容器，製作工藝相對簡單，生產效率高，但存在 多個電容器串並聯時複雜，比容量低；專利號200720065160. x—種軟包裝超級電容器， 公開了一種疊片式軟包裝超級電容器，製作工藝簡單，一致性好，但生產效率低；專利號 200720067088. 4大容量圓柱型巻繞式異向引出有機超級電容器，公開了一種圓柱型巻繞式 軸向引出超級電容器，具有低等效串聯內阻，容量大，漏電流小，壽命長等優點，但存在製作組裝複雜，不適合於大規模工業生產，難以實現低成本化。綜合這3項發明專利，都存在其 不足之處。在本專利範圍內發明一種具備以上3項專利優點的圓柱型軟包裝超級電容器， 具有製造工藝簡單，生產效率高，易於組合成高電壓、高能量的超級電容器，內部真空包裝 和異向引出極耳都能充分降低電容器內阻和漏電流，能夠獲得優異的充放電特性的超級電 容器。

發明內容本實用新型的目的是針對現有超級電容器製造不便、電容特性難以提高的問題， 設計一種製造組裝簡單，電容特性好的圓柱形軟包裝超級電容器。 本實用新型的技術方案是 —種圓柱型軟包裝超級電容器，其特徵是它包括塗覆有活性炭的正、負兩個電極 板1及夾裝在正、負兩個電極板1之間的隔膜2巻繞而成的圓柱形電芯7，所述的圓柱形電 芯7的兩端引出有分別與正、負兩個電極板1電氣相連的正、負兩個極柱4，在所述圓柱型電 芯7的兩端及表面封裝有封裝膜6，封裝膜6的封口處連接有注填電解液3的注液用PP管 5， PP管5的入口端上封堵有膠帽。 所述的PP管5位於與圓柱形電芯7形狀一致的圓柱形封裝膜6的柱面上。 所述圓柱形電芯7兩端的兩個正、負極柱4位於圓柱形電芯7的外圓周上且徑向 相對。 所述的正、負兩個極柱4的寬度為3-10mm，它與封裝膜6相接觸的位置處封堵有能 耐攝氏250度溫度的極耳膠。 所述正、負兩個電極板1上塗覆的活性炭的比表面積均為1200 1700m7g，電極 片的厚度均不大於120iim。 所述的封裝膜6為依次由改性聚丙烯內層、鋁箔中間層和聚醯胺外層組成的鋁塑 複合膜。 本實用新型的有益效果 本實用新型的極柱所用的材料是鋁材料，電芯採用圓柱型巻繞方式，異向引出 極耳，使用熱封封口機將兩端極耳處的頂封在230°C 250°C範圍內封口 ，側封PP管在 210°C 23(TC範圍內封口 ，經抽真空、注電解液、再抽真空，使電解液電極活性物質充分浸 潤，降低超級電容器的歐姆內阻和活性炭孔內傳質阻抗，較小的漏電流，超長的循環壽命， 從而實現大電流，大功率充放電的特性；另一方面，圓柱型巻繞超級電容器製作工藝簡單， 異向引出極柱解決了圓柱型軟包裝超級電容器同向引出的困難，可大大提高生產效率，降 低製造成本凍用鋁塑複合膜作外殼軟包裝，質量更輕，提高了超級電容器的比功率和比能 本實用新型易於組合成高電壓、高能量的超級電容器，解決了圓柱型軟包裝超級 電容器同向引出的困難；內部真空包裝能充分降低電容器內阻，能夠獲得優異的充放電特 性的超級電容器。

圖1是本實用新型的超級電容器的結構分解示意圖。[0029] 圖2是本實用新型的超級電容器的電解液注液前的結構示意圖。 圖3是本實用新型的超級電容器的電解液注液封裝後的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。 如圖1、2、3所示。 —種圓柱型軟包裝超級電容器，它包括塗覆有活性炭的正、負兩個電極板1及夾 裝在正、負兩個電極板1之間的隔膜2巻繞而成的圓柱型電芯7，所述的圓柱形電芯7的兩 端引出有分別與正、負兩個電極板1電氣相連的正、負兩個極柱4，在所述圓柱型電芯7的兩 端及表面封裝有封裝膜6，封裝膜6的對摺封口處連接有注填電解液3的注液用PP管5，PP 管5的入口端上封堵有膠帽，封裝膜6巻繞緊貼在圓柱型電芯7表面的另一端為開口端，以 便電解液能進入圓柱型電芯7中。具體實施時PP管5可位於與圓柱型電芯7形狀一致的 圓柱形封裝膜6的柱面上，如圖l所示。兩個正、負極柱4可位於圓柱形電芯7的外圓周上 且徑向相對，它們的寬度為3-10mm，它與對摺使用的封裝膜6相接觸的位置處封堵有能耐 攝氏250度溫度的極耳膠，如圖2、3所示。正、負兩個電極板1上塗覆的活性炭的比表面積 均為1200 1700m7g，電極片的厚度均不大於120 y m。的封裝膜6為依次由改性聚丙烯 內層、鋁箔中間層和聚醯胺外層組成的鋁塑複合膜。
詳述如下 本實用新型的圓柱型軟包裝超級電容器8由活性炭正、負兩個電極板1，隔膜2，電 解液3，極柱4，PP管5，鋁塑複合膜6(對摺後使用)，電芯7組成，正、負兩個活性炭電極板 1的集流體可用鋁箔材料，也可採用腐蝕鋁箔，塗覆在集流體上的活性炭材料的比表面積優 選在1600 1700m7g，電極板1的厚度優選在120 y m以下；隔膜2可採用聚丙烯材料或可 再生纖維素無紡布材料，厚度在0. 05mm以下；正、負兩個電極板採用相同材料，且大小尺寸 一致；極柱4採用超聲波焊接在對應的兩個電極板1上，焊接點數在3 5個以上，以確保 極柱4與電極板1的機械強度。 按正極板1/隔膜2/負極板1的順序層疊，採用圓柱型巻針，在巻繞機上巻繞成圓 柱形超級電容器電芯7。極柱4在電芯7的兩端引出，且兩極柱1的方向徑向相對； 電芯7在120°C 13(TC的溫度下真空乾燥後，用鋁塑複合膜6將電芯7包覆，在 熱封封口機230°C 25(TC處熱封上下口，側封時插入PP管5並在210°C 23(TC的溫度範 圍下熱封，抽真空至-0. lMPa以下；在真空狀態或是充滿惰性氣體的環境中從PP管5處注 入電解液3 (其中，電解液的電解質可選用四乙銨四氟硼酸鹽，或三乙基一 甲基銨四氟硼酸 鹽，溶劑可選碳酸丙烯酯，和乙腈材料)，並用膠帽在真空下密封注液孔；靜置，再抽真空將 多餘的電解液和氣體排出來，使電芯7芯完全處於密封真空狀態。 本實用新型未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
權利要求一種圓柱型軟包裝超級電容器，其特徵是它包括塗覆有活性炭的正、負兩個電極板(1)及夾裝在正、負兩個電極板(1)之間的隔膜(2)卷繞而成的圓柱形電芯(7)，所述的圓柱形電芯(7)的兩端引出有分別與正、負兩個電極板(1)電氣相連的正、負兩個極柱(4)，在所述圓柱型電芯(7)的兩端及表面封裝有封裝膜(6)，封裝膜(6)的封口處連接有注填電解液(3)的注液用PP管(5)，PP管(5)的入口端上封堵有膠帽。
2. 根據權利要求1所述的電容器，其特徵是所述的PP管(5)位於與圓柱形電芯(7)形 狀一致的圓柱形封裝膜(6)的柱面上。
3. 根據權利要求l所述的電容器，其特徵是所述圓柱形電芯(7)兩端的兩個正、負極柱 (4)位於圓柱形電芯(7)的外圓周上且徑向相對。
4. 根據權利要求1所述的電容器，其特徵是所述的正、負兩個極柱(4)的寬度為 3-10mm，它與封裝膜(6)相接觸的位置處封堵有能耐攝氏250度溫度的極耳膠。
5. 根據權利要求1所述的電容器，其特徵是所述正、負兩個電極板(1)上塗覆的活性炭 的比表面積均為1200 1700m7g，電極片的厚度均不大於120iim。
6. 根據權利要求l所述的電容器，其特徵是所述的封裝膜(6)為依次由改性聚丙烯內 層、鋁箔中間層和聚醯胺外層組成的鋁塑複合膜。
專利摘要一種圓柱型軟包裝超級電容器，其特徵是它包括塗覆有活性炭的正、負兩個電極板(1)及夾裝在正、負兩個電極板(1)之間的隔膜(2)卷繞而成的圓柱形電芯(7)，所述的圓柱形電芯(7)的兩端引出有分別與正、負兩個電極板(1)電氣相連的正、負兩個極柱(4)，在所述圓柱型電芯(7)的兩端及表面封裝有封裝膜(6)，封裝膜(6)的封口處連接有注填電解液(3)的注液用PP管(5)，PP管(5)的入口端上封堵有膠帽。本實用新型具有製造工藝簡單，生產效率高，易於組合成高電壓、高能量的超級電容器，解決了圓柱型軟包裝超級電容器同向引出的困難；內部真空包裝能充分降低電容器內阻，能夠獲得優異的充放電特性的超級電容器。
文檔編號H01G9/08GK201465813SQ20092004778
公開日2010年5月12日 申請日期2009年7月22日 優先權日2009年7月22日
發明者凌付東, 許謙, 黎彬興 申請人:南京雙登科技發展研究院有限公司