專利名稱：一種提高電化學電容器比容量的制造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電化學電容器技術領域，具體涉及一種提高電化學電容器比容量的制造方法。

背景技術：
超級電容器又名電化學電容器，是一種新型的儲能元件。因其比功率高、循環(huán)壽命長、充電時間短、安裝便捷且使用溫度范圍寬，加之綠色環(huán)保等，使得超級電容器日益在各個領域得到應用。
超級電容器彌補了鋁電解電容和可充電電池之間的技術缺口，同時又克服了兩者的缺陷，既具有電池的能量貯存特性，又具有電容器的功率特性。它比傳統(tǒng)電解電容器的能量密度高上千倍，而漏電流卻要小數(shù)千倍，具有法拉級的超大電容量，儲電能量大、時間長；其放電比功率較蓄電池高近十倍，能夠瞬間釋放數(shù)百數(shù)千安培電流，大電流放電甚至短路也不會對其產生明顯影響，充放電10萬次以上都不需要維護和保養(yǎng)，可用于以極大電流瞬間放電的工作狀態(tài)而不易發(fā)熱或是著火等；且充電時間短，一般可在幾秒之內完成，是一種理想的二次電源。
中國專利CN200410093962.2公布了一種高電壓非對稱超級電容器及其負極的制備方法，包括正極、負極和電解液，所述負極含有銀的氧化物，制備出的高達4V工作電壓的超電容器，可應用于混合動力車，電動工具以及各種助推器等的電源；專利CN03115105.1公布了一種混合型超級電容器的制造方法，包括超級電容器正極和負極的制造方法并將多個單體超級電容器進行串并聯(lián)組合得到混合型超級電容器成品。但二者均未進行合理的正負電極尺寸匹配、單電極及單體電容器的有效容量匹配，導致正負電極表面積不相適應、容量亦存在過剩和不足的情況，最終使得超電容優(yōu)越的性能得不到最大程度的發(fā)揮，影響其使用效果。


發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是克服現(xiàn)有超級電容器制造方法的不足之處，提供一種使電容器正負極合理匹配、活性物質得到充分利用的提高電化學電容器比容量的制造方法。
本發(fā)明的技術方案是提高電化學電容器比容量的制造方法，包括電極制作、組裝、化成主要工序，其改進之處是在電極制作過程中，正極采用氫氧化鎳正極極片，裁切成A尺寸，負極采用活性炭負極極片裁切成B尺寸，以上A、B尺寸的面積比為SA∶SB＝1∶(1～2)；在組裝過程中，A尺寸的氫氧化鎳正極極片與B尺寸的活性炭負極極片的數(shù)量比為1∶(4～8)。
進一步的方案是所述正極極片和負極極片分別由正極漿料、負極漿料雙面均勻涂覆在泡沫鎳集流體上，再經50～100℃烘干和5～25MPa壓力壓制成型。
電容器正負電極性能配比即反應能力的匹配，是提高電極容量性質特別是大電流性質的關鍵。
就尺寸匹配方面來說，因活性炭負極是以雙電層形式儲存和釋放電荷的，而雙電層靜電容量與電極面積成正比，因此電極尺寸設計的不合理會使得正負電極性能不相適應，容量性質得不到發(fā)揮，最終使得電容器整體容量偏低，同時電極尺寸設計不合理又會導致物料損耗增多使電容器的比容量隨之下降。
就容量匹配方面來說，若正極活性物質容量偏低，則當充電電位高于一定值時，負極活性物質(活性炭)容量還未得到充分利用，正極就已先出現(xiàn)析氧現(xiàn)象，表現(xiàn)在充放電曲線上，即充電曲線變彎。由此，電極工作電位窗口變小，總容量也隨即受到正極容量的限制；若正極過剩，則因活性炭負極是以雙電層形式儲存和釋放電荷的，反應迅速，也就使得負極容量性質成為制約電容器整體容量的因素。與此同時，又因過剩而帶來成本增加等問題。由上可從理論上設想按照正負極活性物質各自理論容量及其在相應體系下的利用率值進行配比，并結合體系在電化學反應過程中電量守恒原理，使二者反應能力盡可能相一致，讓正負兩極活性物質得到充分利用，從而達到讓電容器獲得最佳容量性質的目的。
與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明對氫氧化鎳正極和活性炭負極的尺寸和容量(正負極片數(shù)量)進行了合理匹配，使得正負極有效對應面積增加，提高了活性物質利用率，減少了不可利用活性物質的量，從整體上提高了電容器的比容量。

具體實施例方式 實施例一 1、和漿將Ni(OH)2、石墨、PTFE和CMC依工藝質量比混合，按照固液比1.5∶1加入去離子水調制成正極漿料；再按常規(guī)工藝制成含活性炭的負極漿料待用。
2、制片將正極漿料均勻涂覆(雙面)在70mm×70mm×1.5mm的泡沫鎳集流體上，制成A尺寸的正極極片，將負極漿料均勻涂覆(雙面)在70mm×70mm×1.5mm的泡沫鎳集流體上，制成B尺寸的負極極片。
3、干燥采用真空干燥技術，將正負極極片干燥溫度分別控制在85℃和80℃。
4、壓片將上述極片放在千斤頂下壓制成型，壓力值為15MPa。
5、焊極耳包隔膜將上述正負極片焊上極耳，包隔膜并予以封邊。
6、組裝將上述A尺寸正極極片和B尺寸負極極片依數(shù)量比為1∶7裝入準備好的殼體中，注入7mol/LKOH溶液中浸泡24h. 7、化成 ①恒流充電i＝3mA/cm2 If E≥1.5v， next step； ②恒壓充電E≡1.5v If I≤1/2I0， next step； ③靜置If t≥10min，next step； ④恒流放電i＝3mA/cm2 If E≤0.5v，next step； ⑤靜置If t≥10min，next step； ⑥循環(huán)If 5≤n＜6，stop and idle。
經以上步驟，制成單體電容器，采用Arbin測試儀或其它充放電設備作為電流源對電容器進行恒電流充放電測試，記錄超電容電位曲線并計算比容量，該電容器比容量比現(xiàn)有同類產品提高15％。
例二、例三制作方法同例一，其中正、負極片的A、B尺寸及數(shù)量比變動如下
權利要求
1.一種提高電化學電容器比容量的制造方法，包括電極制作、組裝、化成主要工序，其特征是在電極制作過程中，正極采用氫氧化鎳正極極片，裁切成A尺寸，負極采用活性炭負極極片，裁切成B尺寸，以上A、B尺寸的面積比為SA∶SB＝1(1～2)；在組裝過程中，A尺寸的氫氧化鎳正極極片與B尺寸的活性炭負極極片的數(shù)量比為1∶(4～8)。
2.按權利要求1所述提高電化學電容器比容量的制造方法，其特征是所述正極極片和負極極片分別由正極漿料、負極漿料雙面均勻涂覆在泡沫鎳集流體上，再經50～100℃烘干和5～25MPa壓力壓制成型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高電化學電容器比容量的制造方法，涉及電化學電容器技術領域。該方法在電極制作過程中，正極采用氫氧化鎳正極極片，裁切成A尺寸，負極采用活性炭負極極片，裁切成B尺寸，A、B尺寸面積比為SA∶SB＝1∶(1～2)，在組裝過程中，A尺寸正極片與B尺寸負極片的數(shù)量比為1∶(4～8)。本發(fā)明對氫氧化鎳正極和活性炭負極的尺寸和數(shù)量進行了合理匹配，使正負極反應能力盡可能一致，兩極活性物質得到充分利用，從而有效提高電化學電容器的比容量。
文檔編號H01G9/155GK101763949SQ20091021248
公開日2010年6月30日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權日2009年11月9日
發(fā)明者陳冰花, 佘沛亮, 丁同臣, 段和勛 申請人:南京雙登科技發(fā)展研究院有限公司