一种栅状电极超级电容器的制作方法

本实用新型涉及电容器技术领域，特别是有着栅状电极的超级电容器。

背景技术：

超级电容器作为一种新型储能装置，是一种介于传统电容器和充电电池之间具有快速充放电的新型功率型能源存储设备。由于其具有较高的能量密度和功率密度、较宽的工作温度范围以及优异的循环性能等特点在航空航天、国防数字通信设备、电源供应、存储备份系统以及先进的汽车如混合动力汽车和燃料电池汽车等方面都有很广阔的应用前景。图1示出了作为对比技术的传统扣式超级电容器的结构示意图。如图1所示，所述扣式超级电容器包括负极盖、负极集电极、扣式电容器负极、扣式电容器隔膜、扣式电容器正极、正极集电极、扣式电容器密封胶圈、扣式电容器壳体。所述负极盖、所述扣式电容器密封胶圈和所述扣式电容器壳体构成了所述扣式超级电容器的外壳体；在所述扣式电容器壳体的内部，从负极盖到所述扣式电容器壳体的内部底面依次分布着负极集电极、扣式电容器负极、扣式电容器隔膜、扣式电容器正极、正极集电极；所述负极集电极与所述扣式电容器负极电导通，所述扣式电容器正极与所述正极集电极电导通，所述扣式电容器负极和扣式电容器正极被扣式电容器隔膜隔开；扣式电容器负极和扣式电容器正极采用活性碳电极；在所述扣式电容器负极和扣式电容器正极之间充满电解液。这种传统结构的扣式超级电容器有一些缺陷：扣式电容器负极与扣式电容器正极与电解液的接触面积有限，而且，活性碳电极能吸附带电离子的部分只存在于与电解液接触的表面，在扣式电容器负极与扣式电容器正极材料的内部难以吸附足够的带电离子，造成所述超级电容的比容量小，储存能量低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可增大正负极的接触面积、提高充放电速度、增大电容器比电容的栅状电极超级电容器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种栅状电极超级电容器，包括正极、负极和壳体；所述正极和负极设置在壳体内；

所述正极包括圆柱形基座；在所述圆柱形基座的一侧底面上固定设置栅状电极片，所述栅状电极片垂直于圆柱形基座的底面，且等间距平行排列，所述栅状电极片之间的间距与栅状电极片的厚度相适配；在所述圆柱形基座的另一侧底面上固定设置集电极片，所述集电极片与圆柱形基座的底面面积相适配；所述负极与正极的结构相同；

所述正极和负极的栅状电极片相互交错啮合；所述栅状电极片之间设有隔膜片。

上述电容器，所述壳体包括底座和盖板；所述底座为顶端开口的筒状，靠近底座开口处的内壁上设有向下凸起的圆环形凸缘；所述盖板的边沿设有与所述圆环形凸缘相适配的环形凹槽；所述圆环形凸缘嵌入圆环形凹槽内将底座的开口密封，所述圆环形凸缘与圆环形凹槽设有绝缘密封垫圈；所述壳体的腔内充满电解质溶液。

上述电容器，所述正极的集电极片焊接在盖板上；所述负极的集电极片焊接在底座的底面上。

上述电容器，所述隔膜片紧贴在所述正极或负极的栅状电极片的表面上。

上述电容器，所述栅状电极片的高度为1～1.5mm，其厚度为0.7～0.9mm。

上述电容器，所述圆柱形基座的底面直径为2～3cm，其高度为0.2～0.4mm。

上述电容器，所述集电极片通过有机导电胶水粘贴在圆柱形基座的底面上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的栅状电极片交错啮合排列，这种结构可以有效地增大了正负极的接触面积，使得电容器在比电容以及充放电速度上有了显著的提升；同时，由于操作简单，原理简洁易懂，十分便于批量化生产；本实用新型中栅状电极片的高度和厚度可以根据不同的应用情况进行合理的调整，因而利用本实用新型使电容器有很强的通用性；本实用新型中的隔膜片在电解质溶液中化学性质稳定，有一定的机械强度和热稳定性，且具有绝缘性好、粒子导通能力强、耐腐蚀、不易老化等特点。

附图说明

图1为现有技术中扣式电容器的结构示意图。

图2为本实用新型结构示意图。

图3为正极结构示意图。

图中各标号分别表示为：01、负极盖，02、负极集电极，03、扣式电容器负极，04、扣式电容器隔膜，05、扣式电容器正极，06、正极集电极，07、扣式电容器密封胶圈，08、扣式电容器壳体；

1、壳体，1-1、底座，1-2、盖板，1-2-1、盖板凸起，2、圆柱形基座，2-1、栅状电极片，3、集电极片，4、隔膜片，5、电解质溶液。

具体实施方式

由图2-3所示的实施例可知，它包括正极、负极和壳体1；所述正极和负极设置在壳体1内；所述正极包括圆柱形基座2；在所述圆柱形基座2的一侧底面上固定设有栅状电极片2-1，所述栅状电极片2-1垂直于圆柱形基座2的底面，且等间距平行排列，所述栅状电极片2-1之间的间距与栅状电极片2-1的厚度相适配；在所述圆柱形基座2的另一侧底面上固定设置集电极片3，所述集电极片3与圆柱形基座2的底面面积相适配；所述负极与正极的结构相同；所述正极和负极的栅状电极片2-1相互交错啮合；所述栅状电极片2-1之间设有隔膜片4。所述栅状电极片2-1的高度为1～1.5mm，其厚度为0.7～0.9mm。所述圆柱形基座2的底面直径为2～3cm，其高度为0.2～0.4mm。所述壳体1包括底座1-1和盖板1-2；所述底座1-1为顶端开口的筒状，靠近底座1-1开口处的内壁上设有向下凸起的圆环形凸缘；所述盖板1-2的边沿设有与所述圆环形凸缘相适配的环形凹槽；所述圆环形凸缘嵌入圆环形凹槽内将底座1-1的开口密封，所示圆环形凸缘与圆环形凹槽设有绝缘密封垫圈；所述壳体1的腔内充满电解质溶液5。所述壳体1为导电材质；在盖板1-2的外侧中心可以设有圆形盖板凸起1-2-1，其作为电容器的正极，方便使用。

所述正极的集电极片3焊接在盖板1-2上；所述负极的集电极片3焊接在底座1-1的底面上。所述集电极片3通过有机导电胶水粘贴在圆柱形基座2的底面上。所述电解质溶液5的溶液为混合型，内含四氟硼酸四乙基铵、甲基三乙基四氟硼酸铵和乙腈。

栅状电极片2-1采用的是上下正负两极的栅状电极片2-1交错开来相互啮合的结构设计，所以所述正负两极的栅状电极片2-1和“谷”的宽度(垂直于排列的方向)均设定在0.8mm左右，使得上下二者能够完美地相互嵌入。这样一来，浸泡在电解质溶液5中的每一个栅极均可以和与之相邻近的异极性栅极进行电子的交换，使得充放电效率提高至少一倍。

所述圆柱形基座2和栅状电极片2-1的材质为混合型电极。所述混合型电极为COF和石墨烯混合型，之间用导电率高的有机胶水进行粘合。

所述隔膜片4紧贴在所述正极或负极的栅状电极片2-1的表面上，所述隔膜片4为电池隔膜。隔膜片4所用材料对电子的隔离性能好，可以防止电子的穿透，避免两极之间由于电子的穿透造成的内部短路；但是电解质溶液5以及电解质溶液5中的带电离子要能顺畅通过；隔膜片4厚度均等，孔径大小均匀；隔膜片4的材料在电解液中化学性质稳定，尺寸稳定，有一定的机械强度和热稳定性。为了避免正负极出现短路的情况，在正负两极中的任意一极的表面铺设一层电解质隔膜，即所铺设的隔膜片4应该紧贴正(或负)极的表面，不留任何空隙。并且所铺设的隔膜片4应该具有绝缘性好，粒子导通能力强，耐腐蚀，不易老化的特点，因而采用电池隔膜(即锂离子电池中使用的隔膜)TFDG系列的隔膜。

栅极的根部共享一个圆柱形基座2，因而在正负两极的圆柱形基座2外侧各安置一个等大的铝箔作为集电极片3，同时把两个铝箔的外侧分别和底座1-1和盖板1-2电导通在一起(焊接)作为正负极，实现电能的输送。

电解质溶液5充满整个电容器，使电容器内部完全浸泡于电解质溶液5中。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的其他实施方式，凡在本实用新型的等同修改和替换，均应包含在本实用新型的保护范围之内。