专利名称：一种高功率超级电容器及其制备方法
技术领域：
本发明属于电容器的制备技术范围，特别涉及--种高功率超级电容器及其制 备方法。
背景技术：
电化学超级电容器是一种新型储能装置，集高能黨:密度、高功率密度、长寿 命等特性于一身，此外它还具冇免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电 池特性的新型电子元件。根据储能机理的不同其主要分为建立在界面双电层基础 上的双层电容器以及建立在法拉第准电容基础上的超级电容器。碳材料的性质是 决定双层电容器性能的决定因素。其中包括碳材料的比表面积、孔径分布、电化 学稳定性和电导率等。经过硏究满足要求的碳材料有活性炭，纳米碳纤维，纳米 碳管等等，这方面比较典型的专利如突闺MAXWE1丄公司的专利《具有密封电解封 口的多电极双层电容器》(CA1408121A)。"准电容"的原理是电极材料利用锂离 子或质子在材料的三维或准二维晶格立体结构中的储留达到储存能量的目的，虽 然其充放电特性与双电层电容极其相似，但其储能机理与碳材料表面的二维吸附 有较大的差别，该类电极材料包括金属氧化物、氮化物、高分子聚合物等等。双 电层电容与法拉第准电容相比，后者的比电容是前者的10—100倍，但前者瞬间 大电流放电的功率特性(功率密度)好于后者。目前该领域的专利主要集中在大容 量氧化镍混合型超级电容器领域，如上海奥威科技开发有限公司的《 一种车用 动力电源超级电容器》(CNL431669)。氧化钌材料因其极高的电容量以及相对较 低的电阻而具有良好的电化学特性。因此基于该电极材料组装的超级电容器在航 天和军用领域中具有重要的应用，而H前有关该类电容器结构设计和制备方法的 专利极少见到。
发明内容
本发明的目的是提供--种高功率超级电容器及其制备方法。所述高功率超级 电容器由多个电容器单体串联密封起来，在顶层金属基体上连接上极耳，在底层 金属基体上连接下极耳，并且超级电容器的两侧留有楔子插入孔和注液孔，楔子 插入该孔中，形成具有一定工作电压的氧化钌超级电容器。
所述电容器单体的结构为在金属基体的两面涂敷有活性物质层，在活性物质
层上设置了两层封胶，在两层封胶之间插入楔子，组成--个电容器单体；如果该
电容器单体在组合体底层，则金属基体上单面涂敷活性物质层；如果该电容器单
体在组合体顶层，则在该电容器单体的封胶上盖…层单面涂敷活性物质层的金属 基体。
所述活性电极表面所涂敷活性物质为氧化钌、氧化铱和氧化钛组成的多元金 属氧化物。此外，在活性电极表面所涂敷活性物质中掺加氧化钽、氧化锆、氧化 钒、氧化钼和氧化铌中的一种或一种以上，可提高电极材料的电化学容量，降低 电极内阻，延长电极使用寿命，改善电极的充放电特性。
一种高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，包括步骤
1) 氧化钌电极的制备采用经过糙化处理的钛金属或其合金作为电极的金属 基体，以三氯化钌和钛酸四丁脂、氯化锆和氯化钽的混合溶液为前驱体反应液， 将金属基体放置于前驱体反应液中浸渍后取出烘干，并进行高温烧结处理，最终 获得多元金属氧化物活性电极；
2) 采用丝网印刷工艺或点胶工艺在氧化钌电极表面制备微突支撑体点阵以
代替传统隔膜
3) 将至少两只以上的上述电极依次串联叠加，电极间插入楔子以留有注液 孔，采用与书籍无线装订类似的工艺，在电极组边缘及缝隙处均匀刷涂热封胶以 实现密封之目的；
4) 将拔出电极间楔子后的电极组浸泡在硫酸电解液中，于真空条件下充分 浸渍实现灌注电解液，将注液完成的电极組进行数次充放电以实现化成及测试； 完成化成后对电极组施加一个纵向压力以挤出多余电解液，然后将注液孔封死； 将经过上述处理的电极组封装在外壳中最终实现高功率超级电容器的制备。
所述超级电容器的制备工艺如下-
a)所述金属基体预处理，采用钛金属作为电极基体，为使电极活性物质能够
在基体上附着的更加牢固，需要先行对金属基体进行糙化处理。糙化处理可以采 用砂纸进行简单的打磨，也可使用盐酸、硝酸、氢氟酸、草酸或上述无机酸的混
合酸作为刻蚀剂，将基体浸泡在酸性刻蚀剂中，于60'C 90'C温度条件下刻蚀处 理IO分钟以上；
b) 所述活性电极制备，按照4:2:4的摩尔比将三氯化钌，三氯化铱和钛酸四 丁脂混合后溶解在异丙醇有机溶剂中形成前驱反应液，将钛金属基体在前驱反应 液中反复浸渍，或将前驱反应液刷涂在金属基体上，或采用喷涂和刷涂的方式将 前驱反应液喷涂在金属基体上，将经过上述处理的金属基体在8(TC空气气氛中烘 干10分钟，烘干后再在35(TC高温条件下，空气气氛中烧结15分钟，放置在室 温条件下自然冷却；反复多次进行上述烘干和烧结过程，待电极活性物质达到所 需要厚度8 15um，将电极在350'C烧结4小时，烧结完成后将电极在室温条件 下自然冷却，得到氧化钌活性电极；
c) 电极后处理
电极后处理的目的是减少电极表面杂质和无效官能团的含量，可以将电极放 置在250'C饱和蒸汽中进行化学处理，也可以对电极进行电化学法后处理，具体 方法是将电极浸渍在0.5mol/L的硫酸溶液中，首先对电极通以恒定阳极电流， 此时电极呈正电位，电流强度控制为10 15raA/cm2，控制通电时间为10分钟以 上。然后对电极再通以恒定阴极电流.，电流强度控制为20 25mA/cm2，控制通电 时间为10分钟以上，对电极通以上述电流反复5次以上完成电极的电化学后处 理过程，经过上述电化学后处理可有效处理电极表面的各种官能团和杂质；
d) 电极间分隔支撑体制备
方法之一是在电极表面通过丝网印刷法或点胶法制备大量树脂微型突起支 撑体并使之均匀排列成为点阵，微型突起的高度应低于50微米。方法之二是采 用微机电加工(MEMS)中的光刻胶工艺，在活性电极表面甩涂一层聚酰亚胺光刻 胶，在光刻胶上进行图形化绘制点阵图形，经过显影、除胶等过程洗除微突支撑 点之间的光刻胶，使电极表面形成聚酰亚胺微突点阵，对聚酰亚胺进行1小时120 'C高温亚胺化固化处理后形成稳定的微突点阵结构。上述方法制备的点阵中每一
个微突支撑体的高度小于50nm，与商品隔膜纸厚度相当，这些点阵发挥了隔膜 的作用，可以保证电极之间不发生短路现象。由于氧化物电极具有多孔特性，电 解液可以通过大量微孔扩散至整个电极，树脂点阵的存在不会影响电极的电化学 特性。相反，由于取消了传统意义的隔膜，电容器的内阻将因此而大大的降低。
e) 电极组的叠加和密封
根据需要将至少两只以上的若千只活性电极依次串联、叠加方能够组成一只 由正极负极和电极间隔膜组成的电容单体，多只具有表面支撑体的电极依次叠加 则可以实现多只单体串联并获得更高的工作电压。单体间应该形成一个封闭的空 腔以保证电解液在使用过程中不发生流失现象。本专利使用类似于书籍无线装订 的热溶胶技术实现大量叠加电极的快速密封。
串联、叠加的方法是釆用夹具从上下方向对叠加电极组施加压力以保证电极 间尽可能密实。每两电极间插入-—个楔子，目的是在后续的刷胶过程中保留注液 孔。采用乙烯一醋酸乙烯酯(EVA)作为密封胶，将其加热至170'C 200"C温度 范围并使其呈熔融态，将熔融态的EVA密封胶均匀的刷涂在电极组的周围，也可 以采用端异氰酸脂聚氨酯预聚体作为密封胶，只需将其加热至100'C 150'C就可 以使其呈现熔融态，将熔融态的端异氰酸脂聚氨酯预聚体均匀的刷涂在电极组的 边缘。为保证电极组的密封效果，可以在电极叠加之前先行在每只电极的边缘刷 涂少量的热封胶。叠加之后再次在电极组周围刷涂大量密封胶。如果是大规模生 产，则可以使用自动化的书籍胶封机完成上述涂胶密封过程。梧涂胶完成的电极 组在保持外部压力的情况下自然冷却，拔去电极间的楔子准备灌注电解液。
f) 注液、开口化成及注液孔密封
将上述密封好的电极组先行真空浸渍在0.5mol/L的硫酸电解液中。然后在 常压条件下对其进行充放电，即开口化成过程，充放电的最高电压与电极组中电 极的数量有关。如电极组由两只电极组成，则化成过程充放电电压为IV，电极组 由三只电极组成，则最高充电电压为2V。依次类推，由n只电极组成的电极组的 最大化成充电电压为n二lV。化成过程充放电电流与电极面积有关， 一般为 10mA/cm2。化成过程也是充放电过程，当电极组的充放电容量达到稳定后化成过程结束。采用热封方法将电极组边缘的注液孔全部密封。 g)电容器外部结构封装
中所获得的电极组还需要封装在一个具有较大结构强度的外壳中。外壳的机构与 电容器的大小有关，小型电容器可以将电极组密实的塞在一个结实的金属壳中， 而大型电容器则需要将电极组夹在两只钢板中间，钢板和电极采用螺杆拉紧。也 可以将电极组结实的包封在环氧树脂中并加以固化，通过固化的环氧树脂来保持 对电极组的巨大压力。
本发明的有益效果是经过上述工艺制备的电极采用氧化钌、氧化铱以及氧化 钛等金属氧化物作为电极物质，电极容量、电阻、结构强度等性能明显提高。本 发明采用上述工艺制备的电极经特殊后处理可除去电极中的杂质和部分活性功 能团，电容器寿命得以大大延长。本发明通过在电极边缘涂胶的方法在两个电极 之间形成独立的小室，电解液在灌入小室后不会在电极边缘发生溢出，因而避免 了两单体间由于电解液串流而发生短路现象。最终本发明通过热溶胶封的方法将
若干上述单体串联密封起来形成具有--定工作电压的氧化钌超级电容器。基于该 工艺组装的超级电容器有望在电子、汽车、航大等多种领域获得广泛应用。
图1为超级电容器制备工艺流程图。
图2为超级电容器内部结构示意图。
图3为超级电容器外部特征示意图。
图4为超级电容器电极微观形貌照片
具体实施例方式
本发明提供--种高功率超级电容器及其制备方法。图2所示为超级电容器内 部结构示意图。图3所示超级电容器外部特征示意图。在图2、图3中，高功率 超级电容器由多个电容器单体l串联密封起来，在顶层的电极2的金属基体4上 连接上极耳3，在底层的电极2的金属基体4上连接下极耳10，并且超级电容器 的两侧留有楔子7插入孔，长条状的楔子7插入该孔中，和注液孔ll，形成具有
一定工作电压的氧化钌超级电容器。
在图中，所述电容器单体l由电极2、边缘热封胶6和长条状的楔子7构成, 所述电极2为在金属基体4的两面涂敷有活性物质层5，在活性物质层5上采用 丝网印刷工艺在电极表面刷涂树脂微突点阵9和设置了热封胶层6，封胶层6上 留有大方孔8，在两层封胶层6之间插入楔子7。如果该电容器单体1在组合体 底层，则金属基体4上单面涂敷活性物质层5和封胶层6;如果该电容器单体l 在组合体顶层，则在该电容器单体1的封胶层6上盖- -层单面涂敷活性物质层5 和热封胶层6的金属基体4，金属基体4连接上极耳3。
所述电极活性材料包括氧化钉、氧化铱及氧化钛三种金属氧化物，此外中掺 加适量的氧化钽、氧化锆、氧化钒、氧化钼和氧化铌中的一种或一种以上，可有 效的提高电极材料的电化学容量，降低电极内阻，延长电极使用寿命，改善电极 的充放电特性。
本发明包括金属基体处理、活性电极制备、电极后处理、电极表面点阵微突 隔膜制备、电极边缘涂胶、电极叠层热融压封、电容注液及开口化成、电容封装 等多个工序，具体见图1
1. 金属基体前处理(步骤101)
糙化前处理的方法多种多样，可以用粗砂纸进行直接打磨，也可将基体在60 X:的35%热硝酸和1.5%氢氟酸混合酸中浸泡10分钟对其表面进行化学腐蚀，或 将基体在75'C的50%盐酸中浸泡30分钟以上进行表面化学腐蚀，或将基体在80 'C的80%草酸中浸渍12小时进行表面化学腐蚀。经糙化处理好的基体使用去离 子清洗晾干后浸泡在乙醇中备用。
2. 活性电极的制备(步骤102)
将三氯化钌、三氯化铱与钛酸四丁脂按照0. 2mol/L : 0.1 mol/L : 0. 2 mol/L 比例混合溶解在异丙醇有机溶剂中。将步骤101中经过表面糙化处理的钛金属基 体放置于混合液中充分浸渍后取出于80T:烘干10分钟，然后送入350'C氧化炉 进行烧结处理15分钟。完成烧结后重复浸渍、烘干、烧结的过程30次，最后将 电极在350'C氧化炉中烧结4小时并完成电极制备。
上述前驱反应液反复浸渍在钛金属基体上的方法，还可以采用喷涂和刷涂的 方式辨在金属基体上，具体方法视电极的大小不同而异，小型电极多采用浸渍方 法制备，制备大面积电极则多使用喷涂和刷涂方法。前驱体的配方以及烧结处理 是本技术的关键，需要严格控制。采用上述方法制备的电极容量随厚度的不同而
异，厚度为10"m的多元金属氧化物活性物质的表观面积比容量大约为lF/cm2, 增加活性物质厚度可使面积比容量提高至5F/cm、是普通活性碳电极面积比容量 的数十倍。活性电极还具有相当低的漏电电流，平均每平方厘米不足20tiA，在硫 酸电解液中单体工作电压约为1.2V。
为规模化生产的便利，可在大面积金属基体上进行上述电极制造过程，然后 再进行切割或拼接。超级电容器用途不同，所需要活性电极的面积也不同。对于 应用于电动汽车的超级电容器，其能量最大可达到3MJ，电压最大可达到IOOOV， 此时需要的电极面积最大可至10000cni、对于车辆发动机启动用的中型电容器， 其能量最大可达到80KJ，工作电压一般为12V，最大可达到50V，此时只需要 1000cn^活性电极就够用了。
3. 电极后处理工艺(步骤103)
经过102步骤制备的电极需要进行特殊处理以除去其中的杂质和部分活性功 能团。处理方式有两种， 一种是将电极放置在250'C高温饱和水蒸气中处理30 分钟。另一种是将电极浸泡在硫酸中进行电化学氧化还原处理，具体方法是将电 极浸渍在0.5mol/L的硫酸溶液中，首先对电极通以恒定阳极电流，此时电极呈 正电位，电流强度控制为10 15mA/cm、控制通电时间为10分钟，在此期间电 极上会析出氧气气泡。然后对电极再通以恒定阴极电流，电流强度控制为20 25mA/cm2，控制通电时间为10分钟，在此期间电极上会析出少量氢气气泡。反复 对电极通以上述电流5次完成电极的电化学后处理过程。
4. 树脂点阵隔膜制造工艺(步骤104)
该工艺是整个生产流程中非常关键的一步，与其他类型超级电容器使用的隔 膜不同，本技术开发的隔膜是在生产过程中制备并附着在电极上的。通过丝网印 刷工艺在103步骤制好的氧化钌活性电极表面印制树脂点阵，所使用的树脂具有
特定的粘度和流动性，整个印刷过程在真空条件下进行以保证树脂能够渗透过丝 网的每一个小格达到电极的表面并在其上形成具有一定高度和尺寸的微型突起。 具体工艺为将电极平放固定在丝网印刷机上，在电极朝上一面放置好丝网，丝网
的.目数和厚度决定了所制备微突支撑体点阵的规格，将182型SMT贴片胶均匀的 刷涂在丝网的表面，然后将丝网和电极一起于真空条件下放置，待SMT贴片胶充 分渗透过丝网小格在电极表面形成突起后撤去丝网，将电极于120'C加热4小时 实现固化。也可采用自动化点胶机将181型SMT贴片胶直接按照程序设定点在电 极,表面，然后将电极于12(TC条件下加热4小时实现固化。还有一种方法是采用 微机电加工(MEMS)中的光刻胶工艺，在活性电极表面甩涂一层聚酰亚胺光刻胶， 在光刻胶上进行图形化绘制点阵图形，经过显影、除胶等过程洗除微突支撑点之 间的光刻胶，使电极表面形成聚酰亚胺微突点阵，对聚酰亚胺进行1小时120'C 高温亚胺化固化处理后形成稳定的微突点阵结构。上述.工艺过程如图.2所示
5. 电极边缘涂胶工艺(步骤105)
电极边缘涂胶的意义在于使两个电极之间形成独立的小室，电解液在灌入小 室后不会在电极边缘发生溢出，因而避免了两单体间由于电解液串流而发生短路 现象。用于上述目的的封胶多钟多样，只要具有稳定化学特性的热融塑料都可以 考虑，例如乙烯一醋酸乙烯酯(EVA)，端异氰酸脂聚氨酯预聚体等等。涂胶的方 式也多种多样，可以采用边缘直接浸渍，也可以使用刷涂法，具体情况看生产的 批量和电极大小的不同而异(如图.2所示)。如使用EVA胶，则可以在180匸条 件下将其熔融，然后仔细涂在电极的边缘，然后自然晾干。如使用端异氰酸脂聚 氨酯预聚体热封胶，则可以在14(TC条件下将其熔融，仔细涂在电极边缘，然后 自然晾干。
6. 电极叠加，封胶熔融(步骤106、步骤107)
根据需要，将若干只上述经过105步骤涂胶处理的电极按照图2、图3所示 的顺序依次叠加起来。两只电极之间要塞--只小小的楔子，这只楔子在高温下十 分稳定，不会软化或溶解，目的是电极组封胶熔融完成并冷却固化后留有注液孔。 封胶过程中电极要承受一个稳定的外部压力以保证电极间具有很低的电阻。采用乙烯一醋酸乙烯酯(EVA)作为密封胶，将其加热至170'C 2001C温度范围并使 其呈熔融态，将熔融态的EVA密封胶均匀的刷涂在电极组的周围，也可以采用端 异氰酸脂聚氨酯预聚体作为密封胶，只需将其加热至10(TC 150r就可以使其呈 现熔融态，将熔融态的端异氰酸脂聚氨酯预聚体均匀的刷涂在电极组的边缘。将 涂胶完成的电极组在保持外部压力的情况下自然冷却。封胶熔融过程结束并冷却 后拔掉各电极间的楔子为下一步的注液等工艺流程作准备，此时的电极组象一个 留有很多窗口的多层板楼，外部特征如图3所示。
7. 电容器注液，化成，封注液口，外壳封装(步骤108)
将热融处理好的电极组真空浸泡在0.5mol/L硫酸电解液中以保证电解液与
电极材料的充分浸渍。完成浸渍注液后挤压出多余电解液并对其进行连续充放 电，充放电电流强度为10mA/crn、其目的一方面是初步检测电容器的性能，另一 方面是对其进行开口化成。化成结束后将注液孔封死。电容器制造的最后一个步 骤是外壳封装，根据不同需要将电极组两级连接上外部引流体，连接方式根据产 品用途的不同而有所差异，小型电容器可以采用导电银胶粘合，大型电容器则可 以采用焊接、铆接、螺栓连接等方式。
8. 产品典型应用实例(步骤109)
新型电容器主要目标市场是手机、智能电话、数码相机、手持GPS设备、PDA 和笔记本电脑等，以及航空航天，武器装备等特殊领域。与普通双电层型超级电 容器不同，纳米金属氧化物超级电容器厚度可以作到不足lmm，可与现有的电池 封装在一起。新型超级电容器的瞬间放电功率高达100kW/L，电压范围是1 100V。 相比之下，普通超级电容器的功率密度为2 kW/L，电压范围为2.3 2.57。新型 超级电容器的另一个关键优势在于响应时间非常短，它可以在5微秒瞬间完成充 电，特别适合为数字通讯产品提供电流。另外，纳米金属氧化物超级电容器的等 效串联电阻ESR非常低，这对于其他种类的超级电容器而言是不可想象的。新 型超级电容器与锂离子电池一起使用时，电容器可替代锂离子电池承受瞬间高功 率放电，从而大大延长电池寿命和手机通话时间。新型超级可以使手机待机时间 延长45%，寿命提高三或四倍。
权利要求
1.一种高功率超级电容器，其特征在于，所述高功率超级电容器由多个电容器单体串联密封起来，在顶层金属基体上连接上极耳，在底层金属基体上连接下极耳，并且超级电容器的两侧留有楔子插入孔和注液孔，楔子插入该孔中，形成具有一定工作电压的氧化钌超级电容器。
2!根据权利要求1所述高功率超级电容器，其特征在于，所述电容器单体的结构为在金属基体的两面涂敷有活性物质S，在活性物质层上设置了两层封胶，在两层封胶之间插入楔子，组成-个电容器单体；如果该电容器单体在组合体底层，则金属基体上单面涂敷活性物质层；如果该电容器单体在组合体顶层，则在 该电容器单体的封胶上盖一层单面涂敷活性物质层的金属基体。
3. 根据权利要求1所述高功率超级电容器，其特征在于，所述涂敷活性物质为氧化钌，氧化铱和氧化1ic共同组成的多元金属氧化物。
4. 根据权利要求1所述高功率超级电容器，其特征在于，所述电极活性材料 中掺加氧化钽、氧化锆、氧化钒、氧化钼和氧化铌中的一种或一种以上，可不同 程度的提高电极材料的电化学容疆:，降低电极内阻，延长电极使用寿命，改善电 极的充放电特性。
5 —种高功率超级电容器的制备方法，所述超级电容器制备工艺与传统电容 器的制备工艺不同，包括金属基体处理、活性电极制备、电极后处理、电极表面 树脂点阵微突隔膜制备、电极边缘涂胶、电极叠层热融压封、电容注液及开口化 成和电容封装，其特征在于采用钛金属作为电极的金属基体，以三氯化钌、三 氯化铱、钛酸四丁脂混合溶解于异丙醇中为反应前驱体，将钛金属基体放置于前 驱体反应液中充分浸渍后取出，于80'C烘千后进行35(TC烧结处理获得多元金属 氧化物活性电极，对所制备的电极进行后处理以最大程度消除电极表面杂质和官 能团，在处理过的电极表面制备树脂微突支撑体点阵以代替传统隔膜，将电极边 缘涂以热封胶以确保电极间形成封闭的储电解液空间；将多只电极依次叠加后在 电极组的边缘刷涂熔融热封胶并固化后完成电极组密封；通过预留的注液孔在电 极组内注入硫酸电解液并进行反复充放电以完成化成和测试，然后将注液孔封闭，最后将电极组加装外壳后完成电容器的组装。
6. 根据权利要求5所述高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，所述金 属基体预处理，采用钛金厲作为电极基体，为使电极活性物质能够在基体上附着 的更加牢固，需要先行对金属基休进行糙化处理，糙化处理可以采用砂纸进行简 单的打磨，也可使用盐酸、硝酸、氢氟酸、草酸或上述无机酸的混合酸作为刻蚀 剂，将基体浸泡在酸性刻蚀剂中，于6(TC 9(TC温度条件下刻蚀处理10分钟以 上进行表面化学腐蚀。
7. 根据权利要求5所述高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，所述电极活性物质是由氧化钌、氧化铱、氧化钛作成的多元金属氧化物。制备过程是将 三氯化钌、三氯化铱及钛酸四丁脂按照4 : 2 : 4比例混合并溶解在异丙醇有机溶 剂中，将钛基体放置十-混合液中浸渍取出后于8(TC烘—f-10分钟，然后送入350 'C氧化炉烧结处理15分钟，重复20 30次浸渍、烘干、烧结的过程，使活性物 质层达到所需要厚度8 15 p ni，最后将电极在350'C氧化炉中烧结4小时。
8. 根据权利耍求5所述高功率超级Hi容器的制备方法，其特征在于，所述电 极进行后处理是除去其中的杂质和部分活性功能团，后处理过程是将电极放置在 25(TC高温饱和水蒸气中30分钟，或将电极浸渍在0.5mol/L的硫酸溶液中，对 电极通以恒定阳极正电流，电流强度控制为10 15mA/cm2，通电时间控制为10 分钟；然后对电极再通以恒定阴极负电流，电流强度控制为20 25mA/cm2，通电 时间控制为10分钟。
9. 根据权利要求5所述高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，在活性 电极表面采用丝网印刷法或点胶法制备树脂微突支撑体点阵以代替传统隔膜；制 备方法为在电极一侧放置好丝网，将182型SMT贴片胶均匀的刷涂在丝网的表面， 然后将丝网和电极—起于真空条件下放置，待SMT贴片胶充分渗透过丝网小格并 在电极表面形成突起后撤去丝网，将电极于1201C加热4小时实现树脂支撑体固 化。或采用点胶机将181型SMT贴片胶直接点在电极表面，然后将电极于12(TC 条件下加热4小时实现支撑体固化。
10. 根据权利要求5所述髙功率超级电容器的制备方法，其特征在于，所述电极的边缘涂有热融密封胶，密封胶可在两只电极之间形成封闭的储液空间，电极与电极之间的电解液不会发生串流现象在180'C条件下将乙烯一醋酸 乙烯酯熔融并涂在电极的边缘。或将端异氰酸脂聚氨酯预聚体热封胶于140*€条 件下熔融并仔细涂在电极边缘。
11. 根据权利要求5所述高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，所述 多只电极依次叠加组成的电极组采用边缘刷涂熔融热封胶方式完成整体密封，采 用乙烯一醋酸乙烯酯(EVA)作为密封胶，将加热至170。C 2001C温度范围的熔 融态EVA密封胶均匀的刷涂在电极组周围，或采用端异氰酸脂聚氨酯预聚体作为 密封胶，将加热至10(TC 15(TC的熔融态端异氰酸脂聚氨酯预聚体均匀的刷涂在 电极组的边缘，如果是大规模生产，则可以使用自动化的书籍胶封机完成上述涂 胶密封过程。
12. 根据权利要求5所述高功率超级电容器的制备方法，其特征在于，所述 电极组在完成注液后，注液孔封闭之前进行多次充放电，电流强度为为10mA/cra2， 充电最大电压为n-l(V)，n为至少两只以上活性电极的叠加电极片的数量，所述 连续充放电过程可实现对电容器的开口化成，同时还可测试电容器的容量、内阻 等各项电学性能。
全文摘要
本发明公开了属于电容器的制备技术范围的一种高功率超级电容器及其制备方法。该电容器由多个电容器单体串联密封起来，在顶层金属基体上连接上极耳，在底层金属基体上连接下极耳，形成具有一定工作电压的金属氧化物超级电容器。制备方法是采用三氯化钌、三氯化铱和钛酸四丁脂等作为反应前驱体附着在钛金属基体上，在一定温度与气氛条件下对其进行氧化处理获得多元金属氧化物活性电极，通过在电极表面制作微突点阵支撑体作为极间隔膜。电极边缘涂以热融性胶使两个电极之间形成独立的小室，然后将若干只电极依次叠加起来进行热融串联封装。所制备的新型电容器具有体积小、内阻低、放电功率大、响应时间短等优点，可在多种领域获得广泛应用。
文档编号H01G9/00GK101197212SQ20071030431
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者政 尤, 王晓峰 申请人:清华大学