一种非对称型超级电容器的制造方法

文档序号:10804670阅读:315来源:国知局
一种非对称型超级电容器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种非对称型超级电容器,属于超级电容器技术领域。该超级电容器包括壳体、正极、负极、隔板、极性引出端子、金属套和胶体电解液;壳体包括上盖和下筒,上盖和下筒之间密封安装,上盖设有极性引出端子和金属套,金属套设置在上盖的内部,极性引出端子和金属套之间焊接固定;在下筒中,正极和负极交错放置,正极和负极之间均用隔板隔开从而形成极片组;正极和负极分别通过多根金属线与相应的极性引出端子焊接固定,多根金属线形成多组汇流排;下筒内含有胶体电解液。本实用新型具有使用寿命长、能量密度更高、性价比更高的优点。
【专利说明】
一种非对称型超级电容器
技术领域
[0001]本实用新型具体涉及一种非对称型超级电容器,属于超级电容器技术领域。
【背景技术】
[0002]随着社会的进步和科技的发展,人们对储能元件的要求越来越高;因此,充放电速度快、寿命长、功率密度大的储能装置一直是人类寻求的目标。
[0003]超级电容器的出现无疑使人们眼前一亮,也成了当今高功率储能领域研究和开发的热点,其应用前景将遍及交通、能源、电力电子、军用装备等领域;超级电容器是一种新型储能装置,它主要利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层,或借助电极表面快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存,具有良好的大功率充放电性能、能量转换效率高、温度特性好、循环使用寿命长和绿色环保等优点。
[0004]无机电解质水溶液体系混合型超级电容器采用了无机电解质水溶液作为电解液,正极一般采用金属氧化物电极获得法拉第准电容,负极一般采用活性炭电极,并且将两者作了很好的配比,可以获得比同种电解液体系的双电层超级电容器高4倍的比能量。但这类无机电解质水溶液体系混合型超级电容器的正极一般为金属镍或镀镍金属,价格比较昂贵,且由用材带来的一些特殊生产工艺也使得生产成本提高。

【发明内容】

[0005]本实用新型提供了一种非对称型超级电容器,由于正极活性物质和导电基体均采用铅和铅合金,所以具有价格低廉的优点。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种非对称型超级电容器,包括壳体、正极、负极、隔板、极性引出端子、金属套和胶体电解液;所述壳体包括上盖和下筒,上盖和下筒之间密封安装,上盖设有所述极性引出端子和金属套,金属套设置在上盖的内部,极性引出端子和金属套之间焊接固定;在所述下筒中,正极和负极交错放置,正极和负极之间均用隔板隔开从而形成极片组;正极和负极分别通过多根金属线与相应的极性引出端子焊接固定,多根金属线形成多组汇流排;所述下筒内含有胶体电解液。
[0008]进一步地,所述极性引出端子的结构为内嵌式,极性引出端子的上端包括外部金属和内螺纹铜芯,外部金属和内螺纹铜芯浇铸为一体;所述汇流排设为伞形。
[0009]进一步地,所述极片组的外部设有保护板,保护板采用ABS;所述隔板的材料为玻璃纤维、微孔橡胶或微孔塑料,隔板的厚度为0.1?4mm。
[0010]进一步地,所述正极采用涂膏式PbO2电极或管式PbO2电极,包括导电基体、活性物质和添加剂;导电基体采用铅或铅锡合金,活性物质为PbO2岛津粉或巴顿粉,添加剂为苯乙烯基磺酸盐、碳纤维和玻璃纤维中一种或几种;所述负极采用碳电极,包活性炭片和导电基体,活性炭片包括活性炭和粘结剂,导电基体采用铅或铅锡合金。
[0011 ]进一步地,所述壳体带有放气阀;所述壳体采用ABS、PP、PE或尼龙,或者所述壳体采用添加老化剂和阻燃剂的ABS、PP、PE或尼龙;所述金属套的材料为铅或铅锡合金。
[0012]进一步地,所述金属套的外围设有环氧胶,环氧胶设有颜色。
[0013]进一步地,所述焊接方式为乙炔焊或火焰烧熔的方式;所述密封采用热熔化密封、胶密封、高频密封或超声波密封。所述超级电容器的下筒形状为圆柱形或方形。所述超级电容器的化成方式为外化成或内化成。所述胶体电解液为硫酸体系胶体电解液,硫酸体系胶体电解液包括硫酸溶液、胶凝剂和稳定剂。
[0014]本实用新型具有如下的优点:(I)本实用新型采用胶体电解液,可有效抑制电解液平衡体系可能出现的沉析、均衡和改善了电容器内部的离子传导,从而提高了超级电容器的使用寿命;(2)该种超级电容器相对于常规混合性超级电容器具有更高的使用电压,因此具有更高的能量密度;(3)该种超级电容器采用了价格相对低廉的活性物质和导电基体材料,相比常规无机电解质水溶液体系混合型超级电容器具有更高的性价比。总之,本实用新型是一种理想的新型储能装置,具有很高的推广应用价值。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的正面图。
[0016]图2是本实用新型的侧面图。
[0017]其中,1-壳体,2-正极,3-负极,4-隔板,5-电极组保护板,6-极性引出端子,7-上盖,8_下筒,9_汇流排。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0019]如图1和图2所示,本实施例的非对称型超级电容器包括壳体1、正极2、负极3、隔板
4、电极组保护板5、极性引出端子6、金属套和胶体电解液;其中,壳体I包括上盖7和下筒8,上盖7上设有极性引出端子6和金属套,金属套注塑在上盖7的内部,极性引出端子6和金属套之间在水循环冷却条件下焊接固定。在下筒8中,正极2和负极3交错放置,每一片正极2和负极3之间均用隔板4隔开形成极片组,极片组的外部设有电极组保护板5;在电极和上盖7的极性引出端子6的连接上采用了独特的工艺:所有正极2和负极3分别通过多根金属线与正极引出端子和负极引出端子焊接并自然形成汇流排9,汇流排9为伞形,极性引出端子6的上端包括外部金属和内螺纹铜芯,外部金属和内螺纹铜芯浇铸为一体;极性引出端子6的下端仅含有外部金属,外部金属熔化经焊接夹具的沟槽冷却与正极2和负极3之间形成汇流排
9。在下筒8内部充满胶体电解液,下筒8与上盖7之间密封安装。
[0020]具体的说,壳体I为方形或圆柱形,且带有放气阀,壳体I的材料选用单纯的ABS、PP、PE或尼龙,或在上述单纯材料中添加老化剂和阻燃剂。金属套的材料为铅、铅锡合金或铅的其它合金,在金属套的外围可用带颜色的环氧胶进行加强密封,并采用环氧胶的颜色来标识正极2和负极3:红色、暗红色或黄色环氧胶的一端表示为正极,蓝色、深蓝色或黑色环氧胶的一端表示为负极。环氧胶的加强密封也可不采用,此时正负极的极性采用注塑、喷涂、印刷或粘贴在上盖7上的正负号或其它标记来标识。
[0021]正极2采用涂膏式PbO2电极或管式PbO2电极,导电基体采用铅、铅锡合金或铅的其它合金,活性物质为PbO2岛津粉或巴顿粉,添加剂选择苯乙烯基磺酸盐、碳纤维、玻璃纤维或其它无机纤维中的一种或几种。负极3采用碳电极,由活性炭和粘结剂先压制成活性炭片后,再将活性炭片附着在导电基体两侧压制成型。导电基体也采用铅、铅锡合金或铅的其它
I=IO
[0022]隔板4的材料选用玻璃纤维、微孔橡胶或微孔塑料,厚度在0.1?4mm之间。电极组保护板5则采用ABS或其它工程塑料板,电极组保护板5也可以不采用。
[0023]极性引出端子6设计为内嵌式结构:极性引出端子6的上端把铅、铅锡合金或铅的其它合金与内螺纹铜芯浇铸在一起,其下端预留一部分铅、铅锡合金或铅的其它合金,当其分别与正负电极焊接时,熔化的合金金属沿焊接夹具特殊设计的沟槽流淌,冷却后不但能使焊接良好,还能自然地在正负电极之间形成汇流排9。
[0024]胶体电解液为硫酸体系,在硫酸溶液中添加胶凝剂和稳定剂,并经特殊工艺制备
ntjD
[0025]焊接工艺中,无论是正极2和负极3分别与极性引出端子6之间的焊接,还是极性引出端子6和金属套之间的焊接,都是采用乙炔焊或其它火焰烧熔的焊接方式。
[0026]上盖7和下筒8之间的密封方式选用热熔化密封、胶密封、高频密封和超声波密封中的任意一种。
[0027]化成方式可采用外化成或内化成,如果采用外化成,则正极2在和负极3以及隔板4组成电极组前已经过化成。如果采用内化成,则在密封好上盖7并进行极性引出端子6和金属套之间的焊接后的半成品中加入适量浓度为1.03?1.15g/cm3(25°C)的硫酸溶液,用I?20mA/cm2的电流密度化成4?30h,化成之后将里面电解液倒出再添加足量胶体电解液。
[0028]实施例1:
[0029]选用方形并带有放气阀的ABS(添加老化剂和阻燃剂)外壳作为壳体I,上盖7内部,将铅锡合金注塑在一起形成金属套,金属套外围分别再用暗红色和深蓝色的环氧胶进行加强密封。正极2采用导电基体为铅锡合金的涂膏式PbO2电极,其长和宽分别为160mm和100mm,厚度为1.3mm,正极2在和负极3以及隔板4组成电极组前先经过外化成,正极2的膏体中各物质分别如下(质量百分比计):?的2岛津粉89%、玻璃碳短纤维1%、1.158/(^3(25°(:)的硫酸溶液10%。负极3的导电基体仍然采用铅锡合金,先将活性炭和粘结剂压制成片状并烘干形成活性炭片,将活性炭片裁到和导电基体相同尺寸,在导电基体两侧分别放置一片活性炭片经对滚机压制成型,负极3各尺寸和正极2相同。极性引出端子6采用铅锡合金,其上端与内螺纹铜芯浇铸在一起。
[0030]首先,分别采用20片正极2和负极3,将正极2和负极3交错放置,每一片正2和负极3之间添加一片厚为1.0mm的孔橡胶隔板4组成电极组。接着,用乙炔焊分别进行正负电极与相应极性引出端子6的下端之间的焊接形成汇流排9,将电极组套上厚度为0.5mm的ABS保护板,并将其装入壳体I的下筒8中,接着用环氧胶进行下筒8和上盖7之间的密封。然后,在水循环冷却下用乙炔焊分别进行正负极引出端子6和金属套之间的焊接。最后,配制并添加700mL的硫酸体系胶体电解液后安装放气阀,放置一段时间后用2mA/cm2的电流密度再恒流充电化成10h,即可得到一种胶体超级电容器,最高使用电压能达到2.0V,容量达120000F。
[0031]实施例2:
[0032]选用方形并带有放气阀的PP(添加老化剂和阻燃剂)外壳作为壳体I,上盖7内部,
将纯铅套注塑在一起形成金属套,金属套上注塑有正负符号来标识正负极;正极2采用导电基体为纯铅的涂膏式Pb02电极,长和宽分别为10mm和7Omm,厚度为0.6mm,正极2的膏体中各物质如下(按质量百分比计)=PbO2岛津粉90.5%,玻璃碳短纤维0.5%,1.lOg/cm3 (25 °C)的硫酸溶液9%。负极3的导电基体仍然采用纯铅,先将活性炭和粘结剂压制成片状并烘干形成活性炭片,将活性炭片裁到和导电基体相同尺寸,在导电基体两侧分别放置一片活性炭片经对滚机压制成型,负极3各尺寸和正极2相同。极性引出端子6采用铅锡合金,其上端与内螺纹铜芯浇铸在一起。
[0033]首先,分别采用25片正极2和负极3,将正极2和负极3交错放置,每一片正极2和负极3之间添加一片厚为0.8mm的孔橡胶隔板4组成电极组。接着,用乙炔焊分别进行正负电极与相应极性引出端子6的下端之间的焊接形成汇流排9,将电极组套上厚度为0.5mm的PP电机组保护板5,并将其装入下筒8中,用环氧胶进行下筒8和上盖7之间的密封。然后,在水循环冷却下用乙炔焊分别进行正负极引出端子6和金属套之间的焊接。然后,加入260mL浓度为1.05g/cm3(25°C)的硫酸溶液,用2mA/cm2的电流密度化成20h,化成之后将里面富余的电解液倒出。最后,配制并添加200mL的硫酸体系胶体电解液后并安装放气阀,即可得到一种胶体超级电容器,最高使用电压能达到2.0V,容量达15000F。
【主权项】
1.一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述超级电容器包括壳体、正极、负极、隔板、极性引出端子、金属套和胶体电解液;所述壳体包括上盖和下筒,上盖和下筒之间密封安装,上盖设有所述极性引出端子和金属套,金属套设置在上盖的内部,极性引出端子和金属套之间焊接固定;在所述下筒中,正极和负极交错放置,正极和负极之间均用隔板隔开从而形成极片组;正极和负极分别通过多根金属线与相应的极性引出端子焊接固定,多根金属线形成多组汇流排;所述下筒内含有胶体电解液。2.如权利要求1所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述极性引出端子的结构为内嵌式,极性引出端子的上端包括外部金属和内螺纹铜芯,外部金属和内螺纹铜芯浇铸为一体;所述汇流排设为伞形。3.如权利要求1所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述极片组的外部设有保护板,保护板采用ABS;所述隔板的材料为玻璃纤维、微孔橡胶或微孔塑料,隔板的厚度为0.I?4mm04.如权利要求1-3任意之一所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述壳体带有放气阀;所述壳体采用ABS、PP、PE或尼龙;所述金属套的材料为铅或铅锡合金。5.如权利要求1-3任意之一所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述金属套的外围设有环氧胶,环氧胶设有颜色。6.如权利要求1-3任意之一所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述焊接方式为乙炔焊或火焰烧熔的方式;所述密封采用热熔化密封、胶密封、高频密封或超声波密封。7.如权利要求1-3任意之一所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述超级电容器的壳体形状为圆柱形或方形。8.如权利要求1-3任意之一所述的一种非对称型超级电容器,其特征在于,所述超级电容器的化成方式为外化成或内化成。
【文档编号】H01G11/34GK205487765SQ201620019694
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月8日
【发明人】熊廷玉, 张金春, 邹雪峰, 葛东阳, 凌付冬, 赵楠
【申请人】南京绿索电子科技有限公司
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