大容量电容器的制造方法和电容器电池、电池组件的制作方法_2

文档序号:8320481阅读:来源:国知局
、对所述金属氧化物凝胶进行干燥处理,得到金属氧化物气凝胶;
[0038]本实施例中,所述干燥处理包括梯度减压干燥或超临界干燥。以梯度减压干燥处理为例,将置换后的金属氧化物凝胶比如氧化铜凝胶放置在减压烘箱中,梯度减压干燥比如48-96小时,具体地,比如进行如下的梯度减压处理:-0.01兆帕(MP)/2小时,-0.02MP/2小时,-0.03MP/2小时,-0.04MP/2小时,-0.05MP/2小时,-0.07MP/72小时,从而得到金属氧化物气凝胶,比如得到氧化铜气凝胶。
[0039]步骤103、将所述金属氧化物气凝胶置入隔绝空气的容器内,加热并喷吹还原材料,以得到还原后的金属纳米颗粒;
[0040]其中,所述还原材料包括氢气或一氧化碳或碳粉。
[0041]比如,将氧化铜气凝胶放入隔绝空气的容器,加热如600-800°C,同时喷吹氢气或一氧化碳气,得到铜纳米颗粒。
[0042]步骤104、将所述金属纳米颗粒沉积压实在与所述金属对应的金属基板上,加热到预设温度,得到预设比表面积的金属簇极板,所述预设温度低于所述金属的熔点;
[0043]步骤105、按预设尺寸切割所述金属簇极板,得到两块电容器极板;
[0044]比如将得到的上述铜纳米颗粒沉积压实于铜基板上,加热到比如1000-1050 °C,得到铜簇沉积在铜基板上即得到铜簇基板。值得说明的是,如果是其他金属纳米颗粒,比如铝,那么将铝沉积压实于铝基板上。由于金属纳米颗粒熔点低于原该物质熔点,加热温度越接近铜或鋁的熔点,铜簇或鋁簇就越大,比表面积就越小,因此,要控制加热温度低于金属熔点。在实际制作过程中,比如可以将托着纳米铜簇或鋁簇的铜基板或鋁基板压制成一定厚度比如0.3毫米厚的纳米孔薄板作为电极。
[0045]之后,根据实际所需的电容器极板尺寸,切割压制有金属簇的金属基板,得到两块电容器极板。
[0046]步骤106、在所述两块电容器极板间填充并压实绝缘材料,并在所述两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。
[0047]在两块电容器极板之间填充压制一层一定厚度的绝缘材料,比如二氧化硅气凝胶粉末或陶瓷绝缘膜作为绝缘材料,并在两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。由于二氧化硅气凝胶的介电常数约为1,接近真空,使得制得的电容器的耐压值性能大大提高。调整绝缘材料的厚度,可以达到所需设计的电压,因而可以制造出大容量耐高电压的大容量电容器。
[0048]本实施例中,通过对金属盐进行溶胶-凝胶-陈化-溶剂置换-干燥处理,将金属化合物制成纳米孔洞金属颗粒,由于该金属纳米颗粒制成的电容器极板存在大量的纳米孔洞,使得极板的比表面积大大增加,同时,绝缘材料绝缘性能好,可压紧到绝缘层很薄,使得电容器的电容量大大增加,同时,耐电压高的绝缘材料制造的高电压的电容器电池,蓄电能力尚O
[0049]图2为本发明实施例提供的电容器电池的结构示意图,如图2所示,该电容器电池包括:
[0050]电容器1,以及按需放电控制装置2,其中,该电容器I可以是采用如图1所示工艺方法制得的大容量电容器。
[0051]所述按需放电控制装置2中包括第一尖端电极21、第二尖端电极22、控制单元23、电流计24和尖端电极移动控制部件25 ;
[0052]所述电流计24分别与用电负载和所述控制单元23连接,所述电流计24检测所述用电负载的实时电流值,并将所述实时电流值发送给所述控制单元23 ;
[0053]所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22分别与所述电容器上的两个电极Al和BI连接;所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22安装在所述尖端电极移动控制部件25上,所述尖端电极移动控制部件25与所述控制单元23连接;
[0054]所述控制单元23用于在所述实时电流值与预设电流值的差值超过预设偏差范围时,向所述尖端电极移动控制部件25发送控制指令;
[0055]所述尖端电极移动控制部件25用于根据所述控制指令移动所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22,以使所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22间的间距满足所述预设偏差的要求。
[0056]值得说明的是,本实施例中提供的电容器,如果是应用在需要瞬时放电的场合,则该电容器可以直接用作电容器电池,只需将两个电极接触,便会瞬时释放存储的电能。而如果想要实现正常电池放电的功能,则本实施例中,通过增设按需放电控制装置2来实现电容器电池按需平稳输出电能的目的。
[0057]可选的,在本实施例提供的所述电容器电池中,既可以包括单个电容器1,也可以包含多个电容器1,即电容器的数量为I个或N个,N为大于或等于2的整数。在电容器I的数量为多个时,可以制备出更高电压或更大电流的电池。当该电容器电池中仅包含一个电容器I时,其具体结构如图3所示。
[0058]实际上,当电容器电池中包含N个电容器I时,该N个电容器I的连接方式可以是串联的,也可以是并联的。
[0059]对于串联的情况:该N个电容器I串联构成第一电容器组3,如图4所示,此时,所述第一尖端电极21与所述第一电容器组3的第一电极A2连接,所述第二尖端电极22和所述第一电容器组3的第二电极B2连接;其中,所述第一电极A2和所述第二电极B2为所述N个串联电容器I中位于两端的两个电容器的两个互异电极。举例来说,比如A2对应于位于第一电容器组3的一端的电容器的电极A1,B2对应于位于第一电容器组3的另一端的电容器的电极BI。
[0060]对于并联的情况:所述N个电容器并联构成第二电容器组4,如图5所示,此时,所述第一尖端电极21与所述第二电容器组4的第一电极公共端A3连接,所述第二尖端电极22和所述第二电容器组4的第二电极公共端B3连接;其中,所述第一电极公共端A3和所述第二电极公共端B3分别为所述N个并联电容器的互异电极公共端。举例来说,比如A3对应于第二电容器组4中的所有电容器的电极Al,B3对应于第二电容器组4中的所有电容器的电极BI。
[0061 ] 综上,本实施例提供的电容器电池中既可以包含单个电容器I,也可以包含N个串联的电容器1,还可以包含N个并联的电容器I。当其包含N个串联的电容器I时,能够输出更高的电压;当其包含N个并联的电容器I时,能够输出更高的电流。从而可以根据实际需要,进行合理的电池结构选择。
[0062]以下将详细介绍按需放电控制装置2的工作过程:
[0063]首先介绍尖端放电原理,基于尖端放电原理,当正负两个尖端电极距离近时放电量大,电流就大;反之,当正负两个尖端电极距离远时放电量小,电流就小;远到一定距离会停止放电。
[0064]该电容器电池在实际使用时,通过电流计24实时监测用电负载的电流值,并将该实时电流值发送给控制单元23,由控制单元23通过预设控制程序来向尖端电极移动控制部件25发送相应的控制指令,通过该尖端电极移动控制部件25来控制第一尖端电极21和第二尖端电极22的前进和后退,从而控制两者间距离远近,达到控制输入到用电负载的电流大小的目的。
[0065]举例来说:假设预设电流值为D,允许偏差+/_10%。使用该电容器电池时,假设电流计24在检测到用电负载的实时电流在0.95D到1.05D之间时,控制单元23不向尖端电极移动控制部件25发控制指令,保持两个尖端电极间的当前距离;电流计24在检测到实时电流大于1.05D时,控制单元23向尖端电极移动控制部件25发第一控制指令,尖端电极移动控制部件25控制安装在其上的第一尖端电极21和第二尖端电
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