專利名稱：一種車用雙電層電容器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電容器，尤其是涉及一種車用雙電層電容器。
背景技術：
雙電層電容器是一種比較先進的儲能裝置，具有比普通電容器高10倍以上的能 量密度，同時具有比普通蓄電池高10倍的功率密度，在很多應用方面，尤其在混合動力汽 車領域，是對電池的一個重要補充。雙電層電容器可以承受大電流充、放電，故具有充電速 度快、瞬時輸出功率大的特點，可滿足汽車啟動、爬坡、加速等的需要；同時由于充放電過程 是正負電荷在極板上的吸附、脫附過程，不發生化學反應，故不消耗電極材料和電解液，所 以其循環壽命長，理論上可無限次循環，實際應用中可超過IO6次。雙電層電容器相對于傳 統的電池，主要優勢之一為具有較高的比功率，可以瞬間輸出大功率，以滿足功率補償的要 求。現有的雙電層電容器，由于制作工藝和結構的束縛，往往內阻偏大，自放電較大，這就降 低了輸出功率，電壓保持率低，從而影響了實際應用。目前，市面上的雙電層電容器集流體 為鋁箔，將活性炭材料直接涂覆在鋁箔的表面制成電極，但鋁表面極易形成一層氧化鋁薄 膜，這層薄膜導電性差，這就大大增加了集流體與活性炭電極間的接觸電阻，嚴重影響了雙 電層電容器的功率特性，且大電流工作時極片會放出大量的熱，降低了使用安全性和使用 壽命O
發明內容本實用新型的目的在于克服上述技術中存在的不足之處，提供一種結構緊湊、設 計合理，阻抗低、成本低、電壓保持特性好、安全性高、循環壽命長的雙電層電容器。為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案包括殼體、正、負電極、電解 液、極柱和集流體，其特征在于在殼體內裝有整齊排列的正、負電極，每兩個正、負電極間 裝有隔膜；正、負電極和隔膜疊加成若干層，組裝成電容器芯子；整個電容器芯子浸泡在電 解液中構成電容器單體；分別將正、負極的引出端焊接在一起，并用激光焊接在正、負極柱 上；殼體上設有防爆安全閥以及注液孔；其中，所述正、負電極均由集流體、導電涂層以及 活性炭電極構成，集流體上涂覆有導電涂層，導電涂層上面涂覆活性炭電極；所述正、負極 表面的活性炭吸附電解液中的正、負離子與正、負活性炭電極上聚集的電荷形成雙電層。所 述的集流體采用腐蝕鋁箔，導電涂層采用導電石墨；所述的正、負電極的集流體分別焊接在 一起，并分別連接外接正負極柱；所述的電容器正、負極柱采用金屬鋁極柱；所述的殼體采 用方形的金屬鋁殼；所述車用雙電層電容器比功率達到5kW/kg以上，比能量達到6Wh/kg以 上，循環壽命在IO6次以上。本實用新型采用單一疊片的組裝方式，操作簡單，極片集流體采用鉻酸洗液處理 過的腐蝕鋁箔，并在其上涂布一次導電石墨涂層，石墨涂層上涂覆活性炭電極，與傳統的 雙電層電容器相比具有更低的直流內阻和更大的功率密度，且電壓保持特性更好。
圖1是本實用新型結構示意圖；圖2是圖1中電極2的結構示意圖。其中1、殼體；2、正、負電極；3、隔膜；4、正、負極柱；5、防爆安全閥；6、注液孔；7、
集流體；8、導電涂層；9、活性炭電極。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細描述。如附圖1-2所示，一種車用雙電層電容器，包括殼體、集流體、導電涂層、活性炭電 極、正負極柱，其特征在于在殼體⑴內裝有整齊排列的正、負電極⑵，正、負電極(2)分 別焊接在正、負極極柱⑷上，正、負電極均由集流體(7)、導電涂層⑶以及活性炭電極 (9)構成，集流體(7)上涂覆有導電涂層(8)，導電涂層(8)上面涂覆活性炭電極(9)，在每 兩個正、負電極⑵之間裝有隔膜(3)，正負極集流體分別焊接在一起，并分別連接外接正、 負極柱(4)，殼體(1)上設有防爆安全閥(5)以及注液孔(6)。本實用新型采用疊片式，由若干活性炭電極(9)和集流體(7)、導電涂層⑶組成 的電極層疊而成，正、負電極(2)間用隔膜(3)隔開；正、負極采用相同的電極。其中電容器正、負極柱(4)采用金屬鋁極柱，可耐受大電流充放電；電容器殼體 (1)，采用方形的金屬鋁殼；隔膜(3)將正、負極隔開并吸附一定電解液；鋁箔集流體(7)、 涂覆在集流體(7)上的導電層(8)和導電層(8)上面涂覆活性炭制成的正、負活性炭電極 (9)。正、負電極(2)、隔膜(3)疊加若干層組裝成電容器芯子，整個芯子浸泡在電解液中。 充電時，正、負極表面的活性炭吸附電解液中的正、負離子，與正、負活性炭電極(9)上聚集 的電荷形成“雙電層”，從而正、負極間形成電位差，完成對電能的存儲；放電時吸附的電荷 脫附返回到電解液中，正、負極間電位差逐漸減小，完成電能的釋放。本實用新型制成的軟包裝雙電層電容器，由于在處理后的鋁箔上面涂覆一層導電 石墨，有效地降低了集流體(7)與活性炭電極(9)間的接觸電阻，這對提高單體的功率特性 和安全性能有重要意義。經測試，本實用新型比功率達到5kW/kg以上，比能量達到6Wh/kg 以上，并且工藝簡單、成本較低，是一種較為先進的雙電層電容器。本實用新型將裁剪成型的極片按照正極/隔膜/負極的順序疊放整齊，反復折疊 成電容器芯子，分別將正、負極的引出端焊接在一起，并用激光焊接的方法焊接在正、負極 柱上。將組裝成型的電容器芯子裝配到殼體中，并封裝。采用真空注液并用高純氮氣保護 的方式用注液機向殼體內注液，注液后將注液口封住，經化成、分選得到電容器單體。其中活性炭制成的正、負活性炭電極(9)，涂覆在經處理后的鋁箔(7)上，鋁箔經 鉻酸洗液腐蝕處理后上面涂覆一層導電石墨(8)，隔膜(3)將正、負極隔開，將芯子焊接在 正負極極柱(4)上，再裝入殼體(1)中密封。整個芯子浸泡在電解液中，該電解液可以是 TEATFB-ACN和TEATFB-PC中的一種，封裝成完整的電容器單體。本實施例制成的高功率雙 電層電容器，比功率達到5kW/kg以上，比能量達到6Wh/kg以上，循環壽命在IO6次以上。并 且工藝簡單、成本較低，是一種較為先進的雙電層電容器。以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，本技術領域的 普通技術人員，在不脫離本實用新型的精神及范圍的情況下，做出各種等同變換或變化的技術方案屬于本實用新型的保護范疇，由各項權利要求限定。
權利要求一種車用雙電層電容器，包括殼體、正、負電極、電解液、極柱和集流體，其特征在于在殼體內裝有整齊排列的正、負電極，每兩個正、負電極間裝有隔膜；正、負電極和隔膜疊加成若干層，組裝成電容器芯子；整個電容器芯子浸泡在電解液中構成電容器單體；分別將正、負極的引出端焊接在一起，并用激光焊接在正、負極柱上；殼體上設有防爆安全閥以及注液孔；其中，所述正、負電極均由集流體、導電涂層以及活性炭電極構成，集流體上涂覆有導電涂層，導電涂層上面涂覆活性炭電極；所述正、負極表面的活性炭吸附電解液中的正、負離子與正、負活性炭電極上聚集的電荷形成雙電層。
2.根據權利要求1所述的一種車用雙電層電容器，其特征在于所述的集流體采用腐 蝕鋁箔，導電涂層采用導電石墨。
3.根據權利要求1所述的一種車用雙電層電容器，其特征在于所述的正、負電極的集 流體分別焊接在一起，并分別連接外接正負極柱。
4.根據權利要求1所述的一種車用雙電層電容器，其特征在于所述的電容器正、負極 柱采用金屬鋁極柱；所述的殼體采用方形的金屬鋁殼。
5.根據權利要求1所述的一種車用雙電層電容器，其特征在于所述的車用雙電層電 容器比功率達到5kW/kg以上，比能量達到6Wh/kg以上，循環壽命在IO6次以上。
專利摘要一種車用雙電層電容器，涉及一種電容器。它包括殼體、正、負電極、電解液、極柱和集流體，在殼體內裝有整齊排列的正、負電極，每兩個正、負電極間裝有隔膜；正、負電極和隔膜疊加成若干層，組裝成電容器芯子，其浸泡在電解液中構成電容器單體；分別將正、負極的引出端焊接在一起，并焊接在正、負極柱上；殼體上設有防爆安全閥以及注液孔；正、負電極由集流體、導電涂層以及活性炭電極構成，集流體上涂覆有導電涂層，導電涂層上面涂覆活性炭電極；正、負極表面的活性炭吸附電解液中的正、負離子與正、負活性炭電極上聚集的電荷形成雙電層。本實用新型結構緊湊，容量大、內阻小、漏電流小，功率大，使用壽命長，是一種較先進的雙電層電容器。
文檔編號H01G9/155GK201749788SQ200920244440
公開日2011年2月16日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者周廣亮, 周步存, 孫智輝, 張尊波, 段友斌, 王笑非 申請人:哈爾濱巨容新能源有限公司