本發(fā)明屬于儲(chǔ)能裝置領(lǐng)域，具體地說，涉及到一種高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
超級(jí)電容器是一種近年快速發(fā)展起來的一種新型儲(chǔ)能器件，它具有法拉(f)級(jí)的超大容量，比同體積電解電容器電容量要大2000-6000倍，功率密度比電池高10-100倍，充放電效率高，充放電循環(huán)次數(shù)高達(dá)105次以上，目前市場(chǎng)上商品化超級(jí)電容器一般有雙層電容器、贗電容器、電介質(zhì)超級(jí)電容器等類型，容量在0.47-3000f，但其電壓一般只有1.2-5.5v，由于其標(biāo)稱電壓較低，因此在實(shí)際應(yīng)用中往往采用串聯(lián)電容模組方式來提高其輸出電壓。如在新能源汽車的動(dòng)力使用中一般選用100-120只電容模組串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)其電壓和能量的復(fù)合應(yīng)用，因多個(gè)單體串聯(lián)往往在應(yīng)用中帶來了各個(gè)單體之間的能量匹配和儲(chǔ)存能量衰減的問題，縮短了其使用壽命，因而限制了超級(jí)電容器的發(fā)展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供了一種高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器的生產(chǎn)工藝，該電容器的電壓為100-800v，在實(shí)際應(yīng)用中能夠直接應(yīng)用，有效解決了目前串聯(lián)電容模組帶來的能量匹配、能量衰減、使用壽命縮短等問題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)、選材：選用鋁箔作為基材，對(duì)鋁箔的表面進(jìn)行腐蝕處理擴(kuò)充鋁箔的表面積；
(2)、熱噴涂：鋁箔的表面通過等離子熱噴涂技術(shù)將高介電常數(shù)納米級(jí)材料均勻涂覆于鋁箔的表面，在鋁箔的表面形成穩(wěn)定的5-10μm的復(fù)合介質(zhì)層；
(3)、電化學(xué)處理：通過電化學(xué)方法將復(fù)合介質(zhì)層中可能存在的縫隙形成一層與al2o3密合的5-10μm的致密復(fù)合介質(zhì)層，從而提高相對(duì)介電常數(shù)εr；
(4)、電容器制備：將鋁箔通過裁切設(shè)備裁切呈規(guī)定的尺寸，通過襯墊絕緣材料電解紙引出箔片冷壓焊接使鋁箔成為卷繞型或疊片式或扁平化或方形電容器素子，并在100-120℃的真空條件下含浸到不同電壓要求的工作電解液中，將其封裝成所需要的電容器形狀，再通過老化修復(fù)在加工過程中所產(chǎn)生的介質(zhì)膜損傷，從而得到規(guī)定要求的高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器。
作為優(yōu)選，所述的高介電常數(shù)納米級(jí)材料為鈦、鈦氧化物以及鈦酸鋇、錫、鋯、鋅的一種或多種，所述高介電常數(shù)納米級(jí)材料的目數(shù)不大于100納米，所述的高介電常數(shù)納米級(jí)材料通過球磨的方法形成微米級(jí)的納米團(tuán)聚物后，再通過4500-5500℃的熱熔化后經(jīng)等離子噴涂設(shè)備的等離子槍均勻涂覆于鋁箔的表面。
作為優(yōu)選，所述的電化學(xué)處理為將鋁箔置于無機(jī)或有機(jī)酸及其鹽的3-15％水溶液中，按要求的電壓和電流進(jìn)行電化學(xué)處理，以填補(bǔ)鋁箔表面的復(fù)合介質(zhì)層在熱噴涂過程中產(chǎn)生縫隙，使鋁箔的表面形成致密復(fù)合介質(zhì)層。
本發(fā)明的有益效果如下：
(1)由于電容器的電容量c：
其中ε0-真空介電常數(shù)εr-電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)
s-電極的表面積d-極極間的距離
由<1>式可以看出提高εr值將大大提升電容量，而通過上述方法，εr可提高到2400以上，是鋁電解電容器的300倍以上(鋁電解電容器的εr為7.0左右)，在同等體積下可使電容量從微法級(jí)提升到法拉級(jí)；
(2)經(jīng)過上述材料及工藝的相應(yīng)處理，可以實(shí)現(xiàn)在100-800v條件下電容器的容量在0.47-100f的超級(jí)電容器，由于可以實(shí)現(xiàn)上述條件要求，因而其應(yīng)用將極為廣泛，特別對(duì)風(fēng)電、光電儲(chǔ)能，新型能源汽車動(dòng)力以及激光武器、粒子束武器、潛艇、航空航天等高功率軍事設(shè)備有重要意義。
具體實(shí)施方式
下面通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1：
一種高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：
(1)、選材：選用鋁箔作為基材，對(duì)鋁箔的表面進(jìn)行腐蝕處理擴(kuò)充鋁箔的表面積；
(2)、熱噴涂：選取高介電常數(shù)納米級(jí)材料為鈦、鈦氧化物以及鈦酸鋇、錫、鋯、鋅的一種或多種，高介電常數(shù)納米級(jí)材料的目數(shù)不大于100納米，高介電常數(shù)納米級(jí)材料通過球磨的方法形成微米級(jí)的納米團(tuán)聚物后，再通過4500-5500℃的熱熔化后經(jīng)等離子噴涂設(shè)備的等離子槍均勻涂覆于鋁箔的表面，在鋁箔的表面形成穩(wěn)定的5-10μm的復(fù)合介質(zhì)層，；
(3)、電化學(xué)處理：將鋁箔置于無機(jī)或有機(jī)酸及其鹽的3-15％水溶液中，按要求的電壓和電流進(jìn)行電化學(xué)處理，以填補(bǔ)鋁箔表面的復(fù)合介質(zhì)層在熱噴涂過程中產(chǎn)生縫隙，形成一層與al2o3密合的5-10μm的致密復(fù)合介質(zhì)層，從而提高相對(duì)介電常數(shù)εr；
(4)、電容器制備：將鋁箔通過裁切設(shè)備裁切呈規(guī)定的尺寸，通過襯墊絕緣材料電解紙引出箔片冷壓焊接使鋁箔成為卷繞型或疊片式或扁平化或方形電容器素子，并在100-120℃的真空條件下含浸到不同電壓要求的工作電解液中，將其封裝成所需要的電容器形狀，再通過老化修復(fù)在加工過程中所產(chǎn)生的介質(zhì)膜損傷，從而得到規(guī)定要求的高壓超級(jí)法拉級(jí)電容器。
當(dāng)選用的鋁箔厚度為110μm，經(jīng)過上述處理后，鋁箔表面形成的復(fù)合介質(zhì)層厚度為116-118μm，復(fù)合介電常數(shù)εrmax＝1532，εrmin＝800；常規(guī)的鋁電解電容器εr為7.0左右，本發(fā)明制得的電容器的εr遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于7.0，在同等體積下可使電容量從微法級(jí)提升到法拉級(jí)。