一种超级电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了超级电容领域，特别是涉及了一种卷绕式超级电容器的制造方法。
【背景技术】
[0002] 超级电容是绿色环保的新型储能元器件，以绿色环保，功率密度大，使用寿命长等 优点，在汽车启停，混合动力汽车，纯电动汽车，风电变桨，叉车动力，电梯的启停，智能三 表，军工，航天等新兴领域有着广泛应用。
[0003] 超级电容由于其结构复杂，生产工序多，同时由于其最终产品中对水份及氧气的 含量要求极高，特别是对水的要求，因此现行的工艺是投入巨资，来控制生产环境，将生产 环境中的水份控制到极低的状态。控制生产环境中的水份，不但要求投入价格昂贵的除湿 设备，运行时耗费大量的电能；同时由于极低水份含量的空间中，作业人员的防护也是个大 的问题，长期在极低水份且干燥的环境下作业，对作业者身体也是极大的伤害，同时生产效 率也很低。目前也有采用两次真空干燥，以达到超级电容器极低水和氧含量的要求，但其生 产周期较长、增加了 一次干燥时间，同时增加一次干燥成本，成本较高。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种超级电容器的制造方法，该方 法解决现有制造方法对生产环境要求高、生产效率低且对作业人员造成安全隐患的问题， 该方法对生产环境要求低，生产周期短、成本低且生产效率高，通过多次超声处理及氮气置 换超级电容器单体内的氧和水，既满足超级电容器极低水与氧含量的要求，又可降低其漏 电较大且1000h寿命测试后其各测试指标波动性。
[0005] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现： 一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤： (1) 卷绕：两层电极片之间隔以电解纸卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将焊接好的电极芯进行真空干燥，干燥温度为135~155°C，干燥时间为 12~24h，真空度为低于6Pa; (4) 装壳与滚槽：将干燥好的电极芯移至手套箱中；在手套箱内装上密封圈及绝缘环， 将电极芯压入外壳中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； 或， 装壳与滚槽：将干燥好的电极芯装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳中，再进行封 口和滚槽制得超级电容器单体；将超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，该密封罐内 均匀设置有超声换能器，先抽真空至低于6Pa，再启动超声换能器对超级电容器单体进行超 声干燥处理，同时通入干燥氮气到0.l~〇. 3MPa并保压1~3. 5h;该步骤至少重复三次；再将 密封罐移至手套箱内； 或， 装壳与滚槽：将干燥好的电极芯移至手套箱中；在手套箱内装上密封圈及绝缘环，将 电极芯压入外壳中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体；将超级电容器单体置于充满 氮气的密封罐中并移出手套箱，该密封罐内均匀设置有超声换能器，先抽真空至低于6Pa， 再启动超声换能器对超级电容器单体进行超声干燥处理，同时通入干燥氮气到〇.l~〇. 3MPa 并保压1~3. 5h;该步骤至少重复三次；再将密封罐移至手套箱内； (5)注液：手套箱抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液； 该步骤至少重复两次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0006] 进一步地，所述超声干燥处理为脉冲方式或连续方式，超声条件为超声频率 100~300kHz，超声功率 250~500W，超声时间为 20~60min。
[0007] -种超级电容器的制造方法具体包括以下步骤： (1) 卷绕：两层电极片隔两层电解纸一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将焊接好的电极芯进行真空干燥，干燥温度为145°C，干燥时间为20h， 真空度为4Pa; (4) 装壳与滚槽：将干燥好的电极芯装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳中，再进 行封口和滚槽制得超级电容器单体；将超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，先抽真 空至5Pa，再启动超声换能器对超级电容器单体进行超声干燥处理，同时通入干燥氮气到 0. 3MPa并保压3. 5h;该抽真空一超声处理及通入氮气一再保压的步骤重复四次；再将该密 封罐移至手套箱内；其中，超声干燥处理为连续方式，超声条件为超声频率100kHz，超声功 率250W，超声时间为20min; (5) 注液：手套箱抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液； 该步骤重复二次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0008] -种超级电容器的制造方法具体包括以下步骤： (1) 卷绕：两层电极片隔两层电解纸一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将焊接好的电极芯进行真空干燥，干燥温度为150°C，干燥时间为24h， 真空度为3Pa; (4) 装壳与滚槽：将干燥好的电极芯移至手套箱中；在手套箱内装上密封圈及绝缘环， 将电极芯压入外壳中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体；将超级电容器单体置于充 满氮气的密封罐中并移出手套箱，先对密封罐进行抽真空至3Pa，再启动超声换能器对超级 电容器单体进行超声干燥处理，同时通入干燥氮气到〇.l~〇. 3MPa并保压2. 5h;该抽真空一 超声处理及通入氮气一再保压的步骤重复五次；再将该密封罐移至手套箱内；其中，超声 干燥处理为脉冲方式，发射20s停5s，超声条件为超声频率250kHz，超声功率400W，超声时 间为40min; (5)注液：手套箱抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液； 该步骤重复二次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0009] 进一步地，在步骤（1)之前还包括将电解纸及电极片存放在45~55°C下至少12h。
[0010] 进一步地，步骤（1)卷绕的湿度为每立方米空气含有低于13. 8g的水。
[0011] 进一步地，步骤（4)、（5)中手套箱的氧含量小于4??11，水含量小于20?卩1。
[0012] 进一步地，所述电极片材料为错箔、铜箔或镍箔的任一种。
[0013] 本发明具有如下有益效果：该超级电容器的制造方法对生产环境要求低、生产周 期短、成本低且生产效率高，同时满足超级电容器极低水与氧含量的要求，便于大规模生 产；该方法解决现有制造方法对生产环境要求高、投入较大、生产效率低且对作业人员造成 安全隐患等问题；通过多次超声处理及氮气置换超级电容器单体内的氧和水，既满足超级 电容器极低水与氧含量的要求，又可降低其漏电较大且l〇〇〇h寿命测试后其各测试指标波 动性。
【附图说明】
[0014] 图1为超级电容器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0016] 请参考图1，其显示了本发明的超级电容器的结构示意图，包括卷绕后的电极芯 1、正集流片2、负集流片3、上盖4、0型密封圈5、绝缘环6、外壳7。卷绕后的电极芯1两端 分别与正集流片2和负集流片3焊接在一起，所述负集流片3与上盖4焊接连接，该上盖4 设有用于注入电解液的注液孔8,上盖4还套有0型密封圈5及绝缘环6,防止负集流片3 和上盖4与外壳7连接，起到绝缘和密封的作用；电极芯1固定安装在外壳7内，外壳7上 部设有卷边，卷边位于绝缘环6上方，用于封口作用，正极流片与外壳7底部配合连接，外壳 7底部作为一引出极，上盖4作为另一引出极。
[0017] 一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤： (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及电极片存放在45~55°C下至少12h;电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm;电极片的材料 优选为铝箔、铜箔或镍箔的任一种； (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有低于13. 8g的水，在该湿度下将电 极片与电极片之间通过至少一张电解纸一起卷绕成电极芯，即电极片、至少一张电解纸、电 极片的顺序叠合卷绕成电极芯；卷成的电极芯外径控制在58mm以内，长度控制在140mm以 内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空热处理：将步骤（3)焊接好的电极芯进行真空干燥，干燥温度为135~155°C，干 燥时间为12~24h，真空度为低于6Pa; (5) 装壳与滚槽：将步骤（4)干燥好的电极芯移至手套箱中进行装壳与滚槽，该手套箱 的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM。在手套箱内取出真空干燥后的电极芯，将电极 芯装上密封圈及绝缘环，然后将电极芯压入外壳中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行 封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚 槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位 滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有 用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器单体； 或， 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，将电极芯装上密封圈及绝缘环，然后将电极 芯压入外壳中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所 对应的外壳部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙 所对应的外壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负 极，与正集流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超 级电容器单体；将超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，该密封罐内均匀设置有超声 换能器，先抽真空至低于6Pa，再启动超声换能器对超级电容器单体进行超声干燥处理，同 时通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0? 1~0. 3MPa并保压 1~3. 5h;该抽真空一超声处理及通入氮气一再保压的步骤至少重复三次；其中，超声干燥 处理可以是脉冲方式或连续方式，超声条件为超声频率100~300kHz，超声功率250~500W， 超声时间为20~60min;通过高纯干燥的氮气并且在超声波作用下，能够将箔表面碳