一种水系扣式超级电容的制作方法

本发明属于电气元件技术领域，具体涉及一种水系扣式超级电容。

背景技术：

超级电容器作为一种新型储能装置，介于传统电容器和二次电池之间具有快速充放电的新型能源存储设备，由于具有较高的能量密度和功率密度，以及优异的循环性能等特点在航空航天、数字通讯、电力削峰填谷、智能仪表、风力发电智能变桨、油电混合、纯电动汽车都有广阔的应用前景。

由于机理不同，业界将超级电容分为：1、赝电容（法拉第电容），基于电极材料或体相中，电极活性物质进行欠电位沉积或化学脱附，发生高度可逆的氧化还原反应，产生和电极充放电电位有关的电容。2、双电层电容基于高比面积活性炭电极材料和电解液之间界面电荷分离产生的双电层电容来储存电能的电容。3、混合电化学电容器由两种不同类型的电极材料作为正负极组成，其中一个具有双电层电容特征，另一个电极具有法拉第电容特征，来实现高的功率密度、能量密度的电容。

当今世界正面临着环境与能源相关的一系列问题与挑战，如“pm2.5”、温室效应、雾霾等现象的出现，促使学术研究与产业制造共同致力于发展以水系为源头的绿色安全的能量存储器件，以适应当前乃至可持续创新发展具有十分重要的意义。

超级电容的电极材料是否易得、理论容量如何，电解质体系的匹配，以及制造工艺各个环节的管控是实现高的能量密度、功率密度、长的循环寿命以及高性价比器件的前提。

如何改变超级电容的结构，提升空间利用率，减少电解质离子导通的距离，保障问题器件的稳定性，提高所述水性超级电容的容量是我们要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种扣式水系超级电容，采用的是一个赝电容机理水系方形结构的电芯，解决器件实际使用中容量低、续航时间短的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述一种水系扣式超级电容，包括正极壳体、负极壳体、绝缘带、电芯、电解液。

所述正极壳体与负极壳体形成一个放置电芯的空间，并用绝缘带将正、负极壳体连接处密封，经模具冲压可形成一个封闭的空间。

所述的方形电芯由一条正极片、一条负极片、一张隔膜按正极片/隔膜/负极片相叠，再按s型卷制而成，并将正极片焊接于正极壳体、负极片焊接于负极壳体上。

优选地，所述的方形电芯正极片的留白处与正极壳体之间、负极片的留白处与负极壳体之间焊接时加一张衬箔，以加大接触面积从而减少阻抗。

所述的电芯内置于正、负极壳体形成封闭的空间内。

所述的方形电芯正、负极片的集流体可选用双面光铝箔、腐蚀铝箔、涂炭铝箔、不锈钢箔、不锈钢网、镍箔或泡沫镍。

所述的电解液为21mol/l的双三氟甲烷磺酰亚胺锂（litfsi），也可选用其它摩尔比的弱酸电解质或者盐溶液电解质。

所述的隔膜选用聚丙烯微孔亲水隔膜（ppdg），优选孔径0.22μm、厚度100μmppdg085系列微孔膜。

本发明采用赝电容机理水系方形结构的电芯，提升了空间利用率，减少电解质离子导通的距离，保障了稳定性，解决了超级电容实际使用中容量低、续航时间短的问题。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。其中，1为负极壳体、2为隔膜、3为负极片、5为正极片、6为正极壳体、7为电解液、8为绝缘带。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

本发明的实施例提供了一种水系扣式超级电容，下面详细介绍所述水系扣式超级电容的结构特点以及具体零部件功能。

水系扣式超级电容包括：正极壳体6、负极壳体1、正极片5、负极片3、隔膜2、电解液7、绝缘带8。

所述正极壳体6、负极壳体1以及绝缘带8冲压成纽扣状外形，其中负极壳体1近似倒放的“盘子”形状不锈钢金属件在上面，正极壳体6为“圆桶”形状不锈钢金属件在下面，中间嵌入的绝缘带8为硅胶o型圈，通过冲压力相互作用成一个封闭的空间。

所述正极片5选用16μm涂碳铝箔，裁切成长条形并涂覆namno2活性物质，且预留一定的焊接留白位置。

所述负极片3选用16μm涂碳铝箔，裁切成长条形并涂覆ac活性物质且预留一定的焊接留白位置。

所述隔膜2选用型号：聚丙烯微孔亲水隔膜ppdg085系列微孔膜，裁切成长条形，隔膜2的宽度大于正极片5、负极片3的尺寸，长度大于正极片5、负极片3的尺寸。隔膜2、正极片5、负极片3按正极片/隔膜/负极片相叠，然后卷绕s型，卷绕完成后用聚酰亚胺高温胶带粘贴紧实。

所述电芯送至温度为60℃、气源压力为5kpa的平压机平压2min，接着将万用表ω档旋转至20kω的位置，红黑表棒分别接触负极片3、正极片5，此时万用表的显示屏显示ol即可。然后把电芯放入正极壳体6中间。

所述的负极片3留白位置与同样尺寸涂碳铝箔采用单针交流脉冲点焊机焊接于负极壳体1上，正极片5留白位置与同样尺寸涂碳铝箔采用单针交流脉冲点焊机焊接于正极壳体6上。

所述的电解质7为21mol/l的双三氟甲烷磺酰亚胺锂（litfsi），注入量约5-10ml、静置5min，电芯为最基本标准。

所述o型圈式绝缘带8放置在负极壳1与正极壳6之间，利用封口机冲压成纽扣状的单体超级电容。o型圈式绝缘带8在冲压时有一定的缓冲功能，主要是密封与外界隔绝形成一个封闭的体系，同时阻止正极壳体1与负极壳体6电子短路。

技术特征：

1.一种水系扣式超级电容，其特征是包括正极壳体、负极壳体、绝缘带、电芯、电解液；所述正极壳体与负极壳体形成一个放置电芯的空间，并用绝缘带将正、负极壳体连接处密封，形成一个封闭的空间；所述的方形电芯由一条正极片、一条负极片、一张隔膜按正极片/隔膜/负极片相叠，再按s型卷制而成，并将正极片焊接于正极壳体、负极片焊接于负极壳体上；所述的电芯内置于正、负极壳体形成封闭的空间内。

2.根据权利要求1所述的一种水系扣式超级电容，其特征是所述的方形电芯正、负极片的集流体为双面光铝箔、腐蚀铝箔、涂炭铝箔、不锈钢箔、不锈钢网、镍箔或泡沫镍。

3.根据权利要求1所述的一种水系扣式超级电容，其特征是所述的电解液为21mol/l的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，或者摩尔比的弱酸电解质或盐溶液电解质。

4.根据权利要求1所述的一种水系扣式超级电容，其特征是所述的隔膜为聚丙烯微孔亲水隔膜。

5.根据权利要求4所述的一种水系扣式超级电容，其特征是所述的隔膜为孔径0.22μm、厚度100μm的聚丙烯微孔亲水隔膜。

6.根据权利要求1所述的一种水系扣式超级电容，其特征是所述的方形电芯正极片的留白处与正极壳体之间、负极片的留白处与负极壳体之间焊接时加一张衬箔。

技术总结
一种水系扣式超级电容，属于电气元件技术领域，包括正极壳体、负极壳体、绝缘带、电芯、电解液；所述正极壳体与负极壳体形成一个放置电芯的空间，并用绝缘带将正、负极壳体连接处密封，形成一个封闭的空间；所述的方形电芯由一条正极片、一条负极片、一张隔膜按正极片/隔膜/负极片相叠，再按S型卷制而成，并将正极片焊接于正极壳体、负极片焊接于负极壳体上；所述的电芯内置于正、负极壳体形成封闭的空间内。本发明采用赝电容机理水系方形结构的电芯，提升了空间利用率，减少电解质离子导通的距离，保障了稳定性，解决了超级电容实际使用中容量低、续航时间短的问题。

技术研发人员：陈义旺;廖学民;谈利承;袁凯;黄俊
受保护的技术使用者：江苏纳能新能源有限公司
技术研发日：2020.10.14
技术公布日：2021.01.12