一种锂离子超级电容器内芯结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电化学储能装置，具体的是涉及一种锂离子超级电容器结构。
【背景技术】
[0002]锂离子超级电容器作为超级电容器的一种类型，同时具有超级电容器与锂离子电池的优点，不但高功率密度，安全性好，循环稳定性高，而且具有一定的能量密度，自放电低等优点。是一类在移动通讯、启动电源、备用电源等领域都有更好的应用前景储能装置。
[0003]锂离子电容器包括正极、负极，隔膜、电解液以及外壳等组成部分。一般采用两种组装方式。1、卷绕式。正极、负极、隔膜各只有一片，相互平行重叠后，按照一个方向(如顺时针)卷绕成圆柱状或者，扁平柱状结构。这种结构的电池的结构紧凑，内阻低，电池功率密度高，但这种结构的电池对电极的均一性以及柔韧性要求很高。而实际上高担量的电极的柔韧性和均一性，从工艺上来说，均很难达到要求。2、叠片式。正极、负极有很多片，每层的结构中各有一片正极、负极。隔膜可以是整体一片，或者每层结构一片。通过每层结构的重复折叠，构成一个软包装电池。这种结构对电极的均一性，要求较低，因为可以通过选择较均一的电极来组装电池，同时对电极的柔韧性无要求，可以使用足够高担量的电极，但是缺点是，电极结构不紧密，电池内阻偏高。
[0004]综上两种方式的电池结构均存在优点和缺点。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型目的在于提出一种新的锂离子超级电容器电池组装方式，以克服上述两种组装方式的缺点。
[0006]为达到此目的，本实用新型拟采取如下的技术方案:
[0007]本实用新型提供一种锂离子超级电容器内芯结构，包括负极、隔膜、2片以上的正极，其按如下放置过程进行组装获得，
[0008]I)将水平放置的隔膜从右向左第一次180度对折形成相互叠合的对称的上下二部分，负极置于对折的上下二部分之间；
[0009]2)将第一片正极置于上部分隔膜的上表面，且第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘对齐；
[0010]再次将隔膜及其内部的负极沿第一片正极的左侧边缘向右进行第二次180度折叠，且上部分隔膜的表面与第一片正极上表面紧密贴合;获得I片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构；
[0011]3)将第二片正极置于下部分隔膜的上表面，且第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘对齐；
[0012]再次将隔膜及其内部的负极沿第二片正极的右侧边缘向左进行第三次180度折叠，且下部分隔膜的表面与第二片正极上表面紧密贴合;获得2片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构；
[0013]4)正极为3片以上时，第奇数片的正极按步骤2)的过程进行操作放置，第偶数片的正极按步骤3)的过程进行操作放置，即获得含3片以上正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构。
[0014]2片以上的片状正极相互平行。
[0015]步骤2)中第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘对齐，即第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘处于同一竖直平面内。
[0016]步骤3)中且第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘对齐，即第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘处于同一竖直平面内。
[0017]正极和负极前后方向或上下方向的宽度均小于隔膜上下方向的宽度。
[0018]正极和负极均为片状结构，正极和负极两侧表面均设有活性材料层;正极活性材料为活性炭，负极活性材料为钛酸锂、石墨、硅、锡等具有锂离子嵌入脱出能力的材料中的一种或者二种以上组成。
[0019]负极左右方向的宽度小于等于隔膜左右方向的宽度。
[0020]所述的正负极均是按照常规工艺(包括但不限于涂布、擀压、喷涂)将活性物质、导电剂、胶黏剂混合制备而成。活性物质的面密度为:0.1-1OOmgcm-2，其中较优的是1-30mgcm—2，活性炭的面密度为:0.01-20mgcm—2，其中较优的是0.l-lOmgcm—2，胶黏剂的面密度为0.01_20mgcm—2，其中较优的是0.l-10mgcm—2。
[0021]所述的隔膜可为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜，聚乙烯、聚丙烯复合隔膜、纤维素隔膜、玻璃纤维素隔膜、陶瓷膜等。
[0022]对比现有技术，本实用新型的有益结果为:本实用新型通过半叠片半卷绕的结构方式组装正极、负极、隔膜，不但能减少电池的内阻，而且能使用更高，柔韧性差的正极，从而锂离子超级电容器具有更高的能量密度。
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的锂离子超级电容器组装的剖面图。
[0024]其中1、正极;2、负极;3、隔膜。
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]锂离子超级电容器的正极按照如下方法制备:首先将活性炭、导电剂、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶，按照8.5:1:0.25:0.25的质量比混合均匀，加入一定量去离子水，电极浆料的固含量为30 %，将混合均匀的电极浆料涂布于铝箔集流体上，50摄氏度烘干12小时，真空干燥，备用。
[0027]锂离子超级电容器的正极按照如下方法制备:首先将钛酸锂、导电剂、聚偏氟乙烯按照8:1:1的质量比混合均匀，加入一定量去离子水，电极浆料的固含量为15%，将混合均匀的电极浆料涂布于铝箔集流体上，70摄氏度烘干12小时，真空干燥，备用。
[0028]锂离子超级电容器采用的电解液中的的溶剂为碳酸丙烯酯与碳酸二甲酯(体积比为1:1)，盐I为LiPF6，盐I浓度为ImolL-1，盐2为四氟硼酸四乙基铵，盐2的浓度为ImolL-1。
[0029]将锂离子超级电容器的正极和负极按照半卷绕半叠片的方式组装在一起:1)将水平放置的隔膜从右向左第一次180度对折形成相互叠合的对称的上下二部分，负极置于对折的上下二部分之间，2)将第一片正极置于上部分隔膜的上表面，且第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘对齐;再次将隔膜及其内部的负极沿第一片正极的左侧边缘向右进行第二次180度折叠，且上部分隔膜的表面与第一片正极上表面紧密贴合;获得I片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构；3)将第二片正极置于下部分隔膜的上表面，且第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘对齐;再次将隔膜及其内部的负极沿第二片正极的右侧边缘向左进行第三次180度折叠，且下部分隔膜的表面与第二片正极上表面紧密贴合;获得2片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构;4)正极为3片以上时，第奇数片的正极按步骤2)的过程进行操作放置，第偶数片的正极按步骤3)的过程进行操作放置，即获得含3片以上正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构。
[0030]将正负极组装封装好后，注入电解液，加注电解液与活性炭的质量比为4:1。密封。即完成电池制备。
【主权项】
1.一种锂离子超级电容器内芯结构，包括负极、隔膜、2片以上的正极，其特征在于:其按如下放置过程进行组装获得， 1)将水平放置的隔膜从右向左第一次180度对折形成相互叠合的对称的上下二部分，负极置于对折的上下二部分之间； 2)将第一片正极置于上部分隔膜的上表面，且第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘对齐； 再次将隔膜及其内部的负极沿第一片正极的左侧边缘向右进行第二次180度折叠，且上部分隔膜的表面与第一片正极上表面紧密贴合;获得I片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构； 3)将第二片正极置于下部分隔膜的上表面，且第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘对齐； 再次将隔膜及其内部的负极沿第二片正极的右侧边缘向左进行第三次180度折叠，且下部分隔膜的表面与第二片正极上表面紧密贴合;获得2片正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构； 4)正极为3片以上时，第奇数片的正极按步骤2)的过程进行操作放置，第偶数片的正极按步骤3)的过程进行操作放置，即获得含3片以上正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构。2.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:2片以上的片状正极相互平行。3.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:步骤2)中第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘对齐，即第一片正极的右侧边缘与上部分隔膜的右侧边缘处于同一竖直平面内。4.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:步骤3)中且第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘对齐，即第二片正极的左侧边缘与下部分隔膜的左侧边缘处于同一竖直平面内。5.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:正极和负极前后方向或上下方向的宽度均小于隔膜上下方向的宽度。6.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:正极和负极均为片状结构，正极和负极两侧表面均设有活性材料层。7.按照权利要求1所述锂离子超级电容器内芯结构，其特征在于:负极左右方向的宽度小于等于隔膜左右方向的宽度。
【专利摘要】本实用新型涉及一种锂离子超级电容器内芯结构，包括负极、隔膜、2片以上的正极，其中正极和负极按照半卷绕半叠片的方式组装在一起，获得含3片以上正极的半卷绕式锂离子超级电容器结构。本实用新型通过半叠片半卷绕的结构方式组装正极、负极、隔膜，不但能减少电池的内阻，而且能使用更高，柔韧性差的正极，从而锂离子超级电容器具有更高的能量密度。
【IPC分类】H01G11/84, H01G11/06
【公开号】CN205177621
【申请号】CN201521030807
【发明人】曲超, 张华民, 张洪章, 李先锋, 阎景旺, 刘翠连
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月13日