專利名稱：雙極性超級(jí)電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及雙極性超級(jí)電容器，屬超級(jí)電容器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器作為一種新型的化學(xué)電源，其使用壽命長(zhǎng)(105次循環(huán))、比功率大(1500W/kg)、能快速充電(可為數(shù)秒)、低溫性能(最低工作溫度-50℃)、大電流放電性能好、儲(chǔ)存能量大、質(zhì)量輕、免維護(hù)低污染、價(jià)格便宜、性能卓越，被譽(yù)為新型的致密能源?，F(xiàn)有電池難以滿足高功率、大容量，快充電的要求。超級(jí)電容器以其良好的性能已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。
超級(jí)電容器作為一種性能卓越的致密能源，成為國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家材料、電子、化學(xué)、物理多學(xué)科研究的最活躍的研究領(lǐng)域之一，其目標(biāo)是制備高比功率、高比容量的致密能源所需的電極材料，寬電化學(xué)窗的、導(dǎo)電率高的電解質(zhì)，進(jìn)而制備超大功率、超高容量、高電壓的大型超級(jí)電容器。
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的超級(jí)電容器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量重，其比容量是較低的，很難同時(shí)實(shí)現(xiàn)大容量、高電壓、高輸出功率的應(yīng)用要求，于是改進(jìn)超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)形式，提高超級(jí)電容器比容量，成為人們當(dāng)務(wù)之急的研究課題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是利用雙極性的原理，對(duì)超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)改進(jìn)，提高超級(jí)電容器的能量密度。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是雙極性超級(jí)電容器主要由外殼、正負(fù)極板、集流薄板、引流板、匯流條、隔離層、電解液構(gòu)成，其特征是在一塊集流薄板的兩邊覆上正負(fù)極活性物質(zhì)，制作成為雙極性電極板，正負(fù)極活性物質(zhì)都為炭材料。兩個(gè)以上的電極板正負(fù)極相對(duì)疊加在一起，正負(fù)極之間放置隔離層，構(gòu)成了一個(gè)極群，在極群中有堿性電解液，整個(gè)極群呈密封狀態(tài)。極群的兩側(cè)分別與正負(fù)引流板接觸形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)匯流條與外殼上部的正負(fù)端子連接。
根據(jù)所需要的電壓值確定疊加雙極性電極板的數(shù)量，根據(jù)所需要的容量把這些極群進(jìn)行內(nèi)部并聯(lián)以形成大容量高電壓的超級(jí)電容器。
所述集流薄板為鎳箔或不銹鋼箔，厚度為0.03～0.06mm。正負(fù)極活性物質(zhì)主要為活性炭材料，包括活性炭粉、活性炭布、納米碳纖維、碳納米管、碳?xì)饽z、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)活性炭以及有機(jī)聚合物、酚醛類的炭化產(chǎn)物。正極活性物質(zhì)是在活性炭的微孔中沉積納米級(jí)的鎳修飾層，或鈷修飾層，或鈷鎳復(fù)合修飾層，負(fù)極活性物質(zhì)是在活性炭的微孔中沉積納米級(jí)的磷酸鉛或硫酸鉛修飾層。正負(fù)極活性物質(zhì)呈濕膏狀態(tài)、布狀、碳?jí)K、纖維狀等。正負(fù)極間的隔離物為石棉隔膜、聚丙烯隔膜、尼龍隔膜，電解液為KOH、NaOH等堿金屬氫氧化物的水溶液，外殼為絕緣塑料或橡膠等。極群的密封部位為耐堿的膠粘劑粘結(jié)式或塑料熱熔式結(jié)構(gòu)。
采用以上技術(shù)方案制作的超級(jí)電容器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，性能穩(wěn)定可靠，質(zhì)量輕，容量大，輸出功率高，電壓高，壽命長(zhǎng)，內(nèi)阻小，價(jià)格便宜，容量和電壓可以自由搭配組合，可以很好地滿足車輛飛機(jī)輪船的起動(dòng)，也可以作為電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車的輔助電源。


圖1為本實(shí)用新型極群結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型組合結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖，正極活性物質(zhì)1和負(fù)極活性物質(zhì)2分別在集流薄板3的兩側(cè)，形成雙極性結(jié)構(gòu)，正極活性物質(zhì)1的另一面用隔膜4隔離開，這樣通過(guò)疊加形成極群8，極群8通過(guò)引流板6、7引出電流。正極活性物質(zhì)1、負(fù)極活性物質(zhì)2和隔膜4中浸潤(rùn)有電解液，極群8的邊緣部分5用膠粘劑進(jìn)行密封。極群8的一面與正極引流板5接觸，另一面與負(fù)極引流板6接觸，電流從負(fù)極端子13到負(fù)極匯流條10，到負(fù)極引流板6，通過(guò)極群8到正極引流板7，到正極匯流條11，再?gòu)恼龢O端子12向外電路做功。該組合結(jié)構(gòu)用絕緣外殼9進(jìn)行封裝。
圖1為兩個(gè)雙極性電極板疊加而成，疊加雙極性電極板的數(shù)量根據(jù)所需電壓而定，可以是1～60個(gè)雙極性電極板。
圖2為5個(gè)極群采用內(nèi)部并聯(lián)的情況，極群并聯(lián)的數(shù)量根據(jù)所需容量而定，可以為1～20個(gè)。
本實(shí)用新型可以根據(jù)具體用途通過(guò)疊加雙極性電極板提高電壓，電壓范圍可以是幾伏到上千伏，通過(guò)并聯(lián)極群提高容量，容量范圍在幾法拉到幾千法拉。
權(quán)利要求1.一種雙極性超級(jí)電容器，主要由外殼、正負(fù)極板、集流薄板、引流板、匯流條、隔離層、電解液構(gòu)成，其特征是在一塊集流薄板的兩邊覆上正負(fù)極活性物質(zhì)，制作成為雙極性電極板，正負(fù)極活性物質(zhì)都為炭材料，兩個(gè)以上的電極板正負(fù)極相對(duì)疊加在一起，正負(fù)極之間放置隔離層，構(gòu)成了一個(gè)極群，在極群中有堿性電解液，整個(gè)極群呈密封狀態(tài)，極群的兩側(cè)分別與正負(fù)引流板接觸形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)引流條與外殼上部的正負(fù)端子連接。
2.按權(quán)利要求1所述的雙極性超級(jí)電容器，其特征是集流薄板為鎳箔或不銹鋼箔，厚度為0.03～0.09mm。
3.按權(quán)利要求1所述的雙極性超級(jí)電容器，其特征是正負(fù)極活性物質(zhì)主要為活性炭材料，為活性炭粉、活性炭布、納米碳纖維、碳納米管、碳?xì)饽z、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)活性炭以及有機(jī)聚合物、酚醛類的炭化產(chǎn)物的一種或幾種。
4.按權(quán)利要求3所述的雙極性超級(jí)電容器，其特征是正負(fù)極活性物質(zhì)狀態(tài)為濕膏狀態(tài)、布狀、塊狀、纖維狀中的一種。
5.按權(quán)利要求3所述的雙極性超級(jí)電容器，其特征是正極活性物質(zhì)是在活性炭的微孔中沉積納米級(jí)的鎳修飾層，或鈷修飾層，或鈷鎳復(fù)合修飾層，負(fù)極活性物質(zhì)是在活性炭的微孔中沉積納米級(jí)的磷酸鉛或硫酸鉛修飾層。
6.按權(quán)利要求1所述的雙極性超級(jí)電容器，其特征是所述密封狀態(tài)是極群邊緣部位為耐堿的膠粘劑粘結(jié)式或塑料熱熔式結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種雙極性超級(jí)電容器，主要由外殼、正負(fù)極板、集流薄板、引流板、匯流條、隔離層、電解液構(gòu)成，其特征是在一塊集流薄板的兩邊覆上正負(fù)極活性物質(zhì)，制作成為雙極性，正負(fù)極活性物質(zhì)都為炭材料。兩個(gè)以上的電極板正負(fù)極相對(duì)疊加在一起，正負(fù)極之間放置隔離層，構(gòu)成了一個(gè)極群，在極群中有堿性電解液，整個(gè)極群呈密封狀態(tài)。極群的兩側(cè)分別與正負(fù)引流板接觸形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)引流條與外殼上部的正負(fù)端子連接。本實(shí)用新型根據(jù)所需要電壓疊加電極板，電壓范圍可以是幾伏到上千伏，根據(jù)所需的容量進(jìn)行內(nèi)部并聯(lián)極群，容量范圍在幾法拉到幾千法拉。可以廣泛的應(yīng)用到車輛飛機(jī)輪船的起動(dòng)，也可以作為電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力車的輔助電源。
文檔編號(hào)H01M10/04GK2614388SQ03221100
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月11日
發(fā)明者唐民洪, 褚德威, 衡建坡, 熊廷玉, 馬玉林, 管雄俊 申請(qǐng)人:江蘇雙登電源有限公司