专利名称：一种车用双电层电容器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电容器，尤其是涉及一种车用双电层电容器。
背景技术：
双电层电容器是一种比较先进的储能装置，具有比普通电容器高10倍以上的能 量密度，同时具有比普通蓄电池高10倍的功率密度，在很多应用方面，尤其在混合动力汽 车领域，是对电池的一个重要补充。双电层电容器可以承受大电流充、放电，故具有充电速 度快、瞬时输出功率大的特点，可满足汽车启动、爬坡、加速等的需要；同时由于充放电过程 是正负电荷在极板上的吸附、脱附过程，不发生化学反应，故不消耗电极材料和电解液，所 以其循环寿命长，理论上可无限次循环，实际应用中可超过IO6次。双电层电容器相对于传 统的电池，主要优势之一为具有较高的比功率，可以瞬间输出大功率，以满足功率补偿的要 求。现有的双电层电容器，由于制作工艺和结构的束缚，往往内阻偏大，自放电较大，这就降 低了输出功率，电压保持率低，从而影响了实际应用。目前，市面上的双电层电容器集流体 为铝箔，将活性炭材料直接涂覆在铝箔的表面制成电极，但铝表面极易形成一层氧化铝薄 膜，这层薄膜导电性差，这就大大增加了集流体与活性炭电极间的接触电阻，严重影响了双 电层电容器的功率特性，且大电流工作时极片会放出大量的热，降低了使用安全性和使用 寿命O
发明内容本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种结构紧凑、设 计合理，阻抗低、成本低、电压保持特性好、安全性高、循环寿命长的双电层电容器。为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案包括壳体、正、负电极、电解 液、极柱和集流体，其特征在于在壳体内装有整齐排列的正、负电极，每两个正、负电极间 装有隔膜；正、负电极和隔膜叠加成若干层，组装成电容器芯子；整个电容器芯子浸泡在电 解液中构成电容器单体；分别将正、负极的引出端焊接在一起，并用激光焊接在正、负极柱 上；壳体上设有防爆安全阀以及注液孔；其中，所述正、负电极均由集流体、导电涂层以及 活性炭电极构成，集流体上涂覆有导电涂层，导电涂层上面涂覆活性炭电极；所述正、负极 表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。所 述的集流体采用腐蚀铝箔，导电涂层采用导电石墨；所述的正、负电极的集流体分别焊接在 一起，并分别连接外接正负极柱；所述的电容器正、负极柱采用金属铝极柱；所述的壳体采 用方形的金属铝壳；所述车用双电层电容器比功率达到5kW/kg以上，比能量达到6Wh/kg以 上，循环寿命在IO6次以上。本实用新型采用单一叠片的组装方式，操作简单，极片集流体采用铬酸洗液处理 过的腐蚀铝箔，并在其上涂布一次导电石墨涂层，石墨涂层上涂覆活性炭电极，与传统的 双电层电容器相比具有更低的直流内阻和更大的功率密度，且电压保持特性更好。
图1是本实用新型结构示意图；图2是图1中电极2的结构示意图。其中1、壳体；2、正、负电极；3、隔膜；4、正、负极柱；5、防爆安全阀；6、注液孔；7、
集流体；8、导电涂层；9、活性炭电极。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。如附图1-2所示，一种车用双电层电容器，包括壳体、集流体、导电涂层、活性炭电 极、正负极柱，其特征在于在壳体⑴内装有整齐排列的正、负电极⑵，正、负电极(2)分 别焊接在正、负极极柱⑷上，正、负电极均由集流体(7)、导电涂层⑶以及活性炭电极 (9)构成，集流体(7)上涂覆有导电涂层(8)，导电涂层(8)上面涂覆活性炭电极(9)，在每 两个正、负电极⑵之间装有隔膜(3)，正负极集流体分别焊接在一起，并分别连接外接正、 负极柱(4)，壳体(1)上设有防爆安全阀(5)以及注液孔(6)。本实用新型采用叠片式，由若干活性炭电极(9)和集流体(7)、导电涂层⑶组成 的电极层叠而成，正、负电极(2)间用隔膜(3)隔开；正、负极采用相同的电极。其中电容器正、负极柱(4)采用金属铝极柱，可耐受大电流充放电；电容器壳体 (1)，采用方形的金属铝壳；隔膜(3)将正、负极隔开并吸附一定电解液；铝箔集流体(7)、 涂覆在集流体(7)上的导电层(8)和导电层(8)上面涂覆活性炭制成的正、负活性炭电极 (9)。正、负电极(2)、隔膜(3)叠加若干层组装成电容器芯子，整个芯子浸泡在电解液中。 充电时，正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子，与正、负活性炭电极(9)上聚集 的电荷形成“双电层”，从而正、负极间形成电位差，完成对电能的存储；放电时吸附的电荷 脱附返回到电解液中，正、负极间电位差逐渐减小，完成电能的释放。本实用新型制成的软包装双电层电容器，由于在处理后的铝箔上面涂覆一层导电 石墨，有效地降低了集流体(7)与活性炭电极(9)间的接触电阻，这对提高单体的功率特性 和安全性能有重要意义。经测试，本实用新型比功率达到5kW/kg以上，比能量达到6Wh/kg 以上，并且工艺简单、成本较低，是一种较为先进的双电层电容器。本实用新型将裁剪成型的极片按照正极/隔膜/负极的顺序叠放整齐，反复折叠 成电容器芯子，分别将正、负极的引出端焊接在一起，并用激光焊接的方法焊接在正、负极 柱上。将组装成型的电容器芯子装配到壳体中，并封装。采用真空注液并用高纯氮气保护 的方式用注液机向壳体内注液，注液后将注液口封住，经化成、分选得到电容器单体。其中活性炭制成的正、负活性炭电极(9)，涂覆在经处理后的铝箔(7)上，铝箔经 铬酸洗液腐蚀处理后上面涂覆一层导电石墨(8)，隔膜(3)将正、负极隔开，将芯子焊接在 正负极极柱(4)上，再装入壳体(1)中密封。整个芯子浸泡在电解液中，该电解液可以是 TEATFB-ACN和TEATFB-PC中的一种，封装成完整的电容器单体。本实施例制成的高功率双 电层电容器，比功率达到5kW/kg以上，比能量达到6Wh/kg以上，循环寿命在IO6次以上。并 且工艺简单、成本较低，是一种较为先进的双电层电容器。以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，本技术领域的 普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神及范围的情况下，做出各种等同变换或变化的技术方案属于本实用新型的保护范畴，由各项权利要求限定。
权利要求一种车用双电层电容器，包括壳体、正、负电极、电解液、极柱和集流体，其特征在于在壳体内装有整齐排列的正、负电极，每两个正、负电极间装有隔膜；正、负电极和隔膜叠加成若干层，组装成电容器芯子；整个电容器芯子浸泡在电解液中构成电容器单体；分别将正、负极的引出端焊接在一起，并用激光焊接在正、负极柱上；壳体上设有防爆安全阀以及注液孔；其中，所述正、负电极均由集流体、导电涂层以及活性炭电极构成，集流体上涂覆有导电涂层，导电涂层上面涂覆活性炭电极；所述正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。
2.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器，其特征在于所述的集流体采用腐 蚀铝箔，导电涂层采用导电石墨。
3.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器，其特征在于所述的正、负电极的集 流体分别焊接在一起，并分别连接外接正负极柱。
4.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器，其特征在于所述的电容器正、负极 柱采用金属铝极柱；所述的壳体采用方形的金属铝壳。
5.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器，其特征在于所述的车用双电层电 容器比功率达到5kW/kg以上，比能量达到6Wh/kg以上，循环寿命在IO6次以上。
专利摘要一种车用双电层电容器，涉及一种电容器。它包括壳体、正、负电极、电解液、极柱和集流体，在壳体内装有整齐排列的正、负电极，每两个正、负电极间装有隔膜；正、负电极和隔膜叠加成若干层，组装成电容器芯子，其浸泡在电解液中构成电容器单体；分别将正、负极的引出端焊接在一起，并焊接在正、负极柱上；壳体上设有防爆安全阀以及注液孔；正、负电极由集流体、导电涂层以及活性炭电极构成，集流体上涂覆有导电涂层，导电涂层上面涂覆活性炭电极；正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。本实用新型结构紧凑，容量大、内阻小、漏电流小，功率大，使用寿命长，是一种较先进的双电层电容器。
文档编号H01G9/155GK201749788SQ200920244440
公开日2011年2月16日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者周广亮, 周步存, 孙智辉, 张尊波, 段友斌, 王笑非 申请人:哈尔滨巨容新能源有限公司