专利名称：掺碳纳米管超大容量电容器的制作方法
技术领域：
本发明属于一种掺碳纳米管超大容量电容器。
目前，双电荷层电容器中极化电极大多采用活性炭或活性炭纤维制作，因其比表面积有限，使得电容量较小，容量又不稳定，导电性较差，漏电流现象较严重，且不能制成容量大，体积小的电容器。
本发明的目的是为解决上述问题，提供一种掺杂碳纳米管超大容量电容器。
本发明是这样实现的包括集电极、极化电极、隔极膜，其特征在于，极化电极包括极化电极一和极化电极二，极化电极采用掺杂技术，极化电极按重量百分含量以下列比例配制活性炭或活性炭纤维0～99.8％；碳纳米管99.5～0.1％；粘结剂0.1～0.5％。
极化电极的制造过程为首先将活性炭(粉末状或颗粒状)或活性炭纤维以及碳纳米管充分烘干；其次，将活性炭或活性炭纤维与碳纳米管和粘结剂，按一定的比例放入搅拌机中，沿着顺时针或逆时针，始终沿着同一方向，充分搅拌后，直至混合物呈现凝胶状的小球，并能结合在一块，形成一个有机的整体；最后，将其放在压制机下压制成片状，即可制成极化电极。
本发明的优点是在极化电极中加入碳纳米管后，碳纳米管充分扩散到碳原子的空隙中。一方面，附着在碳原子的表面，扩大了与电解液的有效接触面积，即增加了双电荷层电容器的电容量，使其容量更趋于稳定；另一方面，与碳原子间的内部缝隙形成导电桥，增加了极化电极的导电性，进一步降低了漏电流和等效串联电阻，使其充放电特性更加优良。而且，碳纳米管是一种抗腐蚀，能改善电性能的优良电子材料，如果制造相同容量的双电荷层电容器，掺碳纳米管的极化电极与活性炭或活性碳纤维极化电极相比，比特性更好，体积进一步缩小。
图面说明
图1为电容器的基本结构图；其中，1、集电极，2、极化电极一，3、隔极膜，4、极化电极二，5、集电极，6、电解液；图二为极化电极掺杂的局部放大图；其中，2.1、活性炭，2.2、碳纳米管；表一、极化电极实施例各组分的重量百分含量与所制作电容器的各项性能指标
极化电极的制造过程为首先将按上述实施例中的一种配比取料，将活性炭(粉末状或颗粒状)或活性炭纤维以及碳纳米管在100～120℃充分烘干；其次，将活性炭或活性炭纤维与碳纳米管和粘结剂放入搅拌机中，沿着顺时针或逆时针，始终沿着同一方向，充分搅拌后，直至混合物呈现凝胶状的小球，并能结合在一块，形成一个有机的整体；最后，将其放在压制机下压制成片状，即可制成极化电极。集电极采用打孔机打孔的腐蚀箔，将按上述制成的极化电极，用滚压机将其滚压在集电极上，再用剪切机切割成所需的规格。如取极化电极一的尺寸为94×20mm，附着在集电极一的腐蚀箔上，阴极由此集电极一的腐蚀箔引出；极化电极二的尺寸为106×20mm，附着在集电极二的腐蚀箔上，阳极由集电极二的腐蚀箔引出，这样就制成了双电荷层电容器的两个电极，沿着集电极的边缘，用刀片将多余的极化电极材料刮掉，保持电极边缘的平整性，以防止两电极间短路，在集电极的长度方向20mm处，用铆焊机将引出极焊在腐蚀箔上，并将距引出极两侧2mm内的极化电极材料刮掉，露出腐蚀箔，以防电解液腐蚀电极。最后，将按此法制作的电极放入烘箱中，除去残留的水分。将烘制过的电极放在直径为3-5mm的卷绕机的芯轴上，由靠近卷绕机的芯轴起，依次卷绕阴极、隔极膜、阳极，形成内阴极短、外阳极长的结构，并使隔极膜比阳极长一圈，使其与外壳完全绝缘，卷绕完毕后，将其从芯轴上拔下，缠上绝缘胶带，即可制成芯子，浸入1克分子的LiBF6-碳酸丙烯酯溶液后，在引出极上套上密封垫圈，并使密封垫圈与芯子充分接触，再将其装入外壳中，封口灌树脂，制成卷绕型双电荷层电容器。
本实施例中，极化电极既可以是相同材料制成的，即两极化电极均采用掺杂含量相同的碳纳米管，制成非极性双电荷层电容器；也可以是不同材料制成的，即极化电极一个采用掺杂的碳纳米管，另一个用全碳纳米管，也可以是与前一个掺杂含量不同的碳纳米管，或者是不含有碳纳米管的活性炭或碳纤维，制成极性双电荷层电容器。
由上述数据可见，对于相同体积的双电荷层电容器，掺杂碳纳米管后，其容量由4.7法拉增至100法拉，其容量提高了几十倍，如果将其体积扩大，则其容量可达到几百甚至上千法拉，并使其容量更趋于稳定，成品率提高，漏电流由150减至100微安，等效串联电阻由1.2减少到0.2欧姆，发热量大大减少，有效地提高了双电荷层电容器的输出功率，充放电特性有了很大的提高。使其比特性更好，体积进一步缩小。
权利要求
1.一种掺碳纳米管超大容量电容器，包括集电极、极化电极、隔极膜，其特征在于，极化电极包括极化电极一和极化电极二，极化电极采用掺杂技术，极化电极按重量百分含量以下列比例配制活性炭或活性炭纤维0～99.8％；碳纳米管99.5～0.1％；粘结剂0.1～0.5％。
全文摘要
本发明为一种掺碳纳米管超大容量电容器;包括集电极、极化电极、隔极膜,极化电极包括活性炭或活性炭纤维、碳纳米管、粘结剂按一定比例构成,极化电极扩大了有效接触面积,使其利用系数变高,大大地提高了双电荷层电容器的电容量,可达到几百甚至上千法拉。并使其容量更加稳定,有效地降低了等效串联电阻,提高了双电层电容器的输出功率,改善了充放电特性。
文档编号H01G9/058GK1308348SQ00136008
公开日2001年8月15日 申请日期2000年12月21日 优先权日2000年12月21日
发明者付旭涛, 张欣荣, 孙翠平, 李文生 申请人:锦州电力电容器有限责任公司