分体式超级蓄电容器的制作方法

本发明涉及一种电容器，尤其涉及一种分体式超级蓄电容器。

背景技术

超级蓄电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的大容量储能特性。cn107331527a公开了一种超大容量超级电容器，其依据高斯和法拉第电学原理，由三维立体电极和电介质混合构成正负电极池，充电时，电荷在三维立体结构内均匀分布，排布在三维电极表面处，电荷电势处处相等。电介质不导电性质阻止电极内电荷流出到电极池内，设置在正负电极池中间的隔膜阻止正负极间电荷流动。

当超级蓄电容器内电介质和隔膜材料介电强度相同时，电容器的电容量公式为c＝ε×ε0×s/d，式中：ε-----电极池中电介质介电常数，ε0-----真空介电常数，s-----极板面积＝单侧电极池内多孔电极与电介质接触总表面积，d-----隔膜厚度；超级蓄电容器最大储电能计算公式e＝1/2cu²，u为隔膜临界击穿电压。根据电容基本原理，平板电容极板上储存电荷密度最大值是恒定值。平板电容储存电能时，用同一种电介质制成隔膜厚度不同(额定击穿电压不同)的平板电容，充以临界击穿电压时，额定电压1伏和1万伏的电容器电极板上的最大电荷密度相同，即平板电容电极板上的最大电荷密度是一个恒定值。平板电容如果要增大储存电能量，只有通过增大极板面积(增加储存电荷数量)或介质厚度(增大电荷电势能)两种方法，随之带来电容体积和质量的线性增加，因此平板电容能量密度很小。该文献是利用正负电极池内三维立体极板巨大表面储存大量电荷，只要增大中间隔膜厚度，即可使正负电极池内的正负电荷之间的电势差更大，同等量的电荷携带的能量变大。超级蓄电容器储存的电能随隔膜厚度倍数的增加而成倍数增加，隔膜增加所占整体体积和质量极小，储存的电能成倍数增加而超级蓄电容器体积和质量基本不增加，因此可获高能量密度。

超级蓄电容器正负极和隔膜紧密布置连接为一体，一旦因为绝缘层介电强度下降等原因，绝缘隔膜不能承受正负电极池间电压差，将隔膜击穿，瞬间产生巨大能量释放，会引燃电极池材料，击穿过程无法停止，会产生巨大安全隐患。此外，正负极间绝缘隔膜接触面大，储存电能时漏电流大，造成能量无用流失。

技术实现要素：

本发明是要解决现有技术存在的上述问题，提供一种分体式超级蓄电容器。本发明涉及的分体式超级蓄电容器，包括两个独立不直接接触的电极池，所述电极池包括绝缘壳体、设置在绝缘壳体内的电极、填充在电极间隙处的电介质，在二个电极池的绝缘壳体上彼此相对的侧面开设通孔，在所述通孔内设置绝缘介质层，两个绝缘介质层之间通过导线一、熔断器和开关连接。

进一步地，所述开关由开关控制器控制通断。

进一步地，在所述通孔内紧贴电介质层外侧面镶装导体，所述导线一与所述导体外表面电连接。

进一步地，所述绝缘壳体设置在金属屏蔽壳内，由于二个电极池内分别储存了大量的正负电荷，因此对外形成强的电场，容易对外界形成干扰，通过接地的金属屏蔽壳起到屏蔽作用，防止电极池电场对外界产生干扰和外界雨天雷击时引雷。

进一步地，所述绝缘介质层为氧化铝、聚四氟乙烯或云母。

进一步地，电极材料为多孔电极材料，所述电介质为液态或气态电介质并且吸附且填满在多孔电极材料的微孔内。

进一步地，在绝缘壳体内设置梳状集流电极，以减少充放电时，集电极与多孔电极材料的负荷和烧蚀。

进一步地，所述多孔电极材料为活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳毡、介孔碳、石墨、纳米门碳或泡沫金属。

进一步地，所述液态电介质为绝缘油、乙腈或四氯甲烷。

进一步地，所述气态电介质为六氟化硫、纯净氮气、二氧化碳、甲烷或丁二烯。

进一步地，所述电极采用导电金属膜，电介质为氧化铝、钛酸铜钙、铌镁酸铅或聚四氟乙烯，并且所述电极与电介质间隔布置，所述导电金属膜之间通过导线二相互连接。

分体式超级蓄电容器近似于两个电容器串联，和化学电池和超级电容电池不同，分体式电容器储存电能时，没有离子和电子通过隔膜流动转移。充电时，正电极导体材料的电子被高压直流充电器通过集流电极搬运到负电极池内，电子均匀分布在负电极池内多孔电极材料表面，电荷的电势相等；正电极池内多孔电极材料电子被夺走后，呈正电性。正负极池之间通过介质层建立电场，形成电势差，达到储存电能的目的。

本发明的有益效果是：

1、分体式超级蓄电容器电场最强处在正负电极池连接处，一旦因为内外界因素，绝缘介质层不能承受正负电极池间电势差，电流首先通过熔断器，熔断器被电流熔断，击穿现象瞬间终止，能量释放极少，且击穿现象发生在正负电极池外部，远离电极池内材料，从而保证电池整体安全。

2、分体式超级蓄电容器漏电流小。根据电容漏电原理，正负极间绝缘介质膜面积越大，产生的漏电流越大。本发明通过在绝缘壳体上设置绝缘介质层，大大减小正负极池间绝缘介质层的面积，减少漏电流。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图中：1-电极池，2-电极池3-绝缘壳体、4-电极、5-电介质，6-金属屏蔽壳、7-通孔，8-绝缘介质层，9-导体，10-导线一、11-熔断器，12-开关，13-开关控制器，14-集流电极，15-直流高压充电器，16－导线二。

具体实施方式

实施例1

本发明涉及的分体式超级蓄电容器，包括两个独立不直接接触的电极池1、2，所述电极池包括金属屏蔽壳6、设置在金属屏蔽壳6内的绝缘壳体3、设置在绝缘壳体3内的电极4、填充在电极4间隙处的电介质5，在绝缘壳体3内设置与电极4电连接的梳状集流电极14，在二个电极池1、2的绝缘壳体3上彼此相对的侧面开设通孔7，在所述通孔7内设置绝缘介质层8，两个绝缘介质层8之间通过导线一10、串联的熔断器11和开关12连接，所述开关12由开关控制器13控制通断。

在所述通孔7内紧贴绝缘电介质层8外侧面镶装导体9，所述导线一10与导体9外表面电连接。

所述绝缘介质层8为氧化铝、聚四氟乙烯或云母；所述电极4采用多孔电极材料，所述多孔电极材料为活性炭、石墨烯、碳纳米管、碳毡、介孔碳、石墨、纳米门碳或泡沫金属；所述电介质5为液态或气态电介质并且吸附且填满在多孔电极材料的微孔内。所述液态电介质为绝缘油、乙腈或四氯甲烷；所述气态电介质为六氟化硫、纯净氮气、二氧化碳、甲烷或丁二烯。本实施例中，所述绝缘介质层8为氧化铝，所述电极4采用活性炭，所述电介质5为液态电介质且采用绝缘油。

实际使用时，二个电极池1、2之间连接直流高压充电器15。充电时，正电极导体材料的电子被高压直流充电器15通过集流电极14搬运到负电极池内，正电极池内多孔电极材料电子被夺走后，呈正电性，正负电荷附着在电极表面，形成正负电极池，电极池1、2之间通过绝缘介质层8、导线一10建立电场，形成电势差。

实施例2

如图2所示，所述电极4采用导电金属膜，电介质5可采用氧化铝、云母、绝缘漆、钛酸铜钙、铌镁酸铅或聚四氟乙烯，本实施例采用氧化铝，并且所述电极4与电介质5间隔布置，各电极4之间通过导线二16相互连接，其它与实施例1相同。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。