专利名称：一种圆柱型软包装超级电容器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电容器，尤其是介于电池和普通电容器之间的超级电容器，
具体地说是一种圆柱型软包装超级电容器。
背景技术：
众所周知，超级电容器又可称为超大容量电容器、双电层电容器、(黄)金电容、储 能电容或法拉电容，是近年来随着材料科学的突破而出现的新型功率型电子元器件。它填 补了普通电容器与电池之间的比能量与比功率空白，具有高至数千法拉的电容量，瞬间放 电电流可达数千安培，同时还具有安全可靠、适用范围宽的特点，是改善和解决电能动力性 能应用的突破性元器件。 超级电容器化学电容器与传统的静电电容器不同，其电荷的储存不是通过电解质
的极化，而是建立在电化学原理基础上。作为能量储存装置，电化学电容器储存电能的多少
表现为电容量的大小。双电层电容器主要采用活性炭作为电极的活性材料，利用它超常的
比表面积和多孔结构。充电时，在外界电场的作用下，溶液本体中的正、负离子分别向负、正
极迁移，在正负极分别形成双电层，使得正极的电位上升，负极电位下降，正负极之间产生
电势差。当充电完成外界电场撤消后，由于构成双电层的固、液相正负电荷的相互吸引，使
得离子不会迁移回溶液本体，电容器的电压得以保持。放电时外接电路将正负极连通，固相
中聚集的电荷发生定向移动，在外接电路中形成电流，同时溶液中的离子也会迁移回溶液
本体。所以，整个过程基本是一个电荷的物理迁移过程。 超级电容器与普通蓄电池相比具有以下不同的特性 蓄电池 超级电容器电化学电位变化 由活性物质的热力学性质决定随活性物质的变化而变化充放电电极电位变如果不发生非热力学过程和物电极电位随充电状态而发生变化
相变化，电极电位保持不变 化学储能 得不到恒流曲线 存在放电平台，基本不变化电量储存方式恒电位变化时恒流放电时电位变化比能量比功率充放电次数
物力储能
恒流曲线呈线性变化 呈线性变化
20 200Wh/kg <500W/kg <2000次
0. 2 20Wh/kg 1 10KW/kg 〉105次 目前超级电容器的技术水平已经达到一定的高度，有各种各样的外形结构和电 芯制造结构中国公开专利专利号200510033986. 3 —种巻绕式超级电容器及其制作 方法，公开了一种方形巻绕软包装超级电容器，制作工艺相对简单，生产效率高，但存在 多个电容器串并联时复杂，比容量低；专利号200720065160. x—种软包装超级电容器， 公开了一种叠片式软包装超级电容器，制作工艺简单，一致性好，但生产效率低；专利号 200720067088. 4大容量圆柱型巻绕式异向引出有机超级电容器，公开了一种圆柱型巻绕式 轴向引出超级电容器，具有低等效串联内阻，容量大，漏电流小，寿命长等优点，但存在制作组装复杂，不适合于大规模工业生产，难以实现低成本化。综合这3项发明专利，都存在其 不足之处。在本专利范围内发明一种具备以上3项专利优点的圆柱型软包装超级电容器， 具有制造工艺简单，生产效率高，易于组合成高电压、高能量的超级电容器，内部真空包装 和异向引出极耳都能充分降低电容器内阻和漏电流，能够获得优异的充放电特性的超级电 容器。
发明内容本实用新型的目的是针对现有超级电容器制造不便、电容特性难以提高的问题， 设计一种制造组装简单，电容特性好的圆柱形软包装超级电容器。 本实用新型的技术方案是 —种圆柱型软包装超级电容器，其特征是它包括涂覆有活性炭的正、负两个电极 板1及夹装在正、负两个电极板1之间的隔膜2巻绕而成的圆柱形电芯7，所述的圆柱形电 芯7的两端引出有分别与正、负两个电极板1电气相连的正、负两个极柱4，在所述圆柱型电 芯7的两端及表面封装有封装膜6，封装膜6的封口处连接有注填电解液3的注液用PP管 5， PP管5的入口端上封堵有胶帽。 所述的PP管5位于与圆柱形电芯7形状一致的圆柱形封装膜6的柱面上。 所述圆柱形电芯7两端的两个正、负极柱4位于圆柱形电芯7的外圆周上且径向 相对。 所述的正、负两个极柱4的宽度为3-10mm，它与封装膜6相接触的位置处封堵有能 耐摄氏250度温度的极耳胶。 所述正、负两个电极板1上涂覆的活性炭的比表面积均为1200 1700m7g，电极 片的厚度均不大于120iim。 所述的封装膜6为依次由改性聚丙烯内层、铝箔中间层和聚酰胺外层组成的铝塑 复合膜。 本实用新型的有益效果 本实用新型的极柱所用的材料是铝材料，电芯采用圆柱型巻绕方式，异向引出 极耳，使用热封封口机将两端极耳处的顶封在230°C 250°C范围内封口 ，侧封PP管在 210°C 23(TC范围内封口 ，经抽真空、注电解液、再抽真空，使电解液电极活性物质充分浸 润，降低超级电容器的欧姆内阻和活性炭孔内传质阻抗，较小的漏电流，超长的循环寿命， 从而实现大电流，大功率充放电的特性；另一方面，圆柱型巻绕超级电容器制作工艺简单， 异向引出极柱解决了圆柱型软包装超级电容器同向引出的困难，可大大提高生产效率，降 低制造成本凍用铝塑复合膜作外壳软包装，质量更轻，提高了超级电容器的比功率和比能 本实用新型易于组合成高电压、高能量的超级电容器，解决了圆柱型软包装超级 电容器同向引出的困难；内部真空包装能充分降低电容器内阻，能够获得优异的充放电特 性的超级电容器。
图1是本实用新型的超级电容器的结构分解示意图。[0029] 图2是本实用新型的超级电容器的电解液注液前的结构示意图。 图3是本实用新型的超级电容器的电解液注液封装后的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 如图1、2、3所示。 —种圆柱型软包装超级电容器，它包括涂覆有活性炭的正、负两个电极板1及夹 装在正、负两个电极板1之间的隔膜2巻绕而成的圆柱型电芯7，所述的圆柱形电芯7的两 端引出有分别与正、负两个电极板1电气相连的正、负两个极柱4，在所述圆柱型电芯7的两 端及表面封装有封装膜6，封装膜6的对折封口处连接有注填电解液3的注液用PP管5，PP 管5的入口端上封堵有胶帽，封装膜6巻绕紧贴在圆柱型电芯7表面的另一端为开口端，以 便电解液能进入圆柱型电芯7中。具体实施时PP管5可位于与圆柱型电芯7形状一致的 圆柱形封装膜6的柱面上，如图l所示。两个正、负极柱4可位于圆柱形电芯7的外圆周上 且径向相对，它们的宽度为3-10mm，它与对折使用的封装膜6相接触的位置处封堵有能耐 摄氏250度温度的极耳胶，如图2、3所示。正、负两个电极板1上涂覆的活性炭的比表面积 均为1200 1700m7g，电极片的厚度均不大于120 y m。的封装膜6为依次由改性聚丙烯 内层、铝箔中间层和聚酰胺外层组成的铝塑复合膜。
详述如下 本实用新型的圆柱型软包装超级电容器8由活性炭正、负两个电极板1，隔膜2，电 解液3，极柱4，PP管5，铝塑复合膜6(对折后使用)，电芯7组成，正、负两个活性炭电极板 1的集流体可用铝箔材料，也可采用腐蚀铝箔，涂覆在集流体上的活性炭材料的比表面积优 选在1600 1700m7g，电极板1的厚度优选在120 y m以下；隔膜2可采用聚丙烯材料或可 再生纤维素无纺布材料，厚度在0. 05mm以下；正、负两个电极板采用相同材料，且大小尺寸 一致；极柱4采用超声波焊接在对应的两个电极板1上，焊接点数在3 5个以上，以确保 极柱4与电极板1的机械强度。 按正极板1/隔膜2/负极板1的顺序层叠，采用圆柱型巻针，在巻绕机上巻绕成圆 柱形超级电容器电芯7。极柱4在电芯7的两端引出，且两极柱1的方向径向相对； 电芯7在120°C 13(TC的温度下真空干燥后，用铝塑复合膜6将电芯7包覆，在 热封封口机230°C 25(TC处热封上下口，侧封时插入PP管5并在210°C 23(TC的温度范 围下热封，抽真空至-0. lMPa以下；在真空状态或是充满惰性气体的环境中从PP管5处注 入电解液3 (其中，电解液的电解质可选用四乙铵四氟硼酸盐，或三乙基一 甲基铵四氟硼酸 盐，溶剂可选碳酸丙烯酯，和乙腈材料)，并用胶帽在真空下密封注液孔；静置，再抽真空将 多余的电解液和气体排出来，使电芯7芯完全处于密封真空状态。 本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求一种圆柱型软包装超级电容器，其特征是它包括涂覆有活性炭的正、负两个电极板(1)及夹装在正、负两个电极板(1)之间的隔膜(2)卷绕而成的圆柱形电芯(7)，所述的圆柱形电芯(7)的两端引出有分别与正、负两个电极板(1)电气相连的正、负两个极柱(4)，在所述圆柱型电芯(7)的两端及表面封装有封装膜(6)，封装膜(6)的封口处连接有注填电解液(3)的注液用PP管(5)，PP管(5)的入口端上封堵有胶帽。
2. 根据权利要求1所述的电容器，其特征是所述的PP管(5)位于与圆柱形电芯(7)形 状一致的圆柱形封装膜(6)的柱面上。
3. 根据权利要求l所述的电容器，其特征是所述圆柱形电芯(7)两端的两个正、负极柱 (4)位于圆柱形电芯(7)的外圆周上且径向相对。
4. 根据权利要求1所述的电容器，其特征是所述的正、负两个极柱(4)的宽度为 3-10mm，它与封装膜(6)相接触的位置处封堵有能耐摄氏250度温度的极耳胶。
5. 根据权利要求1所述的电容器，其特征是所述正、负两个电极板(1)上涂覆的活性炭 的比表面积均为1200 1700m7g，电极片的厚度均不大于120iim。
6. 根据权利要求l所述的电容器，其特征是所述的封装膜(6)为依次由改性聚丙烯内 层、铝箔中间层和聚酰胺外层组成的铝塑复合膜。
专利摘要一种圆柱型软包装超级电容器，其特征是它包括涂覆有活性炭的正、负两个电极板(1)及夹装在正、负两个电极板(1)之间的隔膜(2)卷绕而成的圆柱形电芯(7)，所述的圆柱形电芯(7)的两端引出有分别与正、负两个电极板(1)电气相连的正、负两个极柱(4)，在所述圆柱型电芯(7)的两端及表面封装有封装膜(6)，封装膜(6)的封口处连接有注填电解液(3)的注液用PP管(5)，PP管(5)的入口端上封堵有胶帽。本实用新型具有制造工艺简单，生产效率高，易于组合成高电压、高能量的超级电容器，解决了圆柱型软包装超级电容器同向引出的困难；内部真空包装能充分降低电容器内阻，能够获得优异的充放电特性的超级电容器。
文档编号H01G9/08GK201465813SQ20092004778
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月22日 优先权日2009年7月22日
发明者凌付东, 许谦, 黎彬兴 申请人:南京双登科技发展研究院有限公司