專利名稱：一種儀器儀表用超級電容器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種儀器儀表用超級電容器。
背景技術：
超級電容器是近年來出現的一種介于傳統電容器和二次電池之間的新型儲能器 件，它在保留傳統電容器功率密度大的特點的同時，具有可達法拉級甚至數千法拉的靜電 容量，因此其具有能量密度較高的特點，同時還具有充放電速度快、充放電效率高、壽命長、 安全性好、環境友好等特點，很有可能發展成為一種新型、實用、高效的儲能器件。超級電容器在很多領域都有廣闊的應用前景，它的用途如下一是用作電源1、用作后備電源目前超級電容應用最廣的部分是電子產品領 域，主要是充當CMOS掉電保護、計時器、鐘表、錄像機、移動電話等的后備電源。2、作替換電 源例如白晝-黑夜使用的轉換。白天太陽能提供電源并對超級電容器充電，晚上則由超 級電容器提供電源。典型的應用有太陽能手表、太陽能燈、路標燈、公共汽車停車站時間表 燈、汽車停放收費計燈、交通信號燈等。3、作主電源通過一個或幾個超級電容器組合釋放 持續幾毫秒到幾秒的大電流，放電之后，超級電容器再由低功率的電源充電。典型應用有儀 器儀表(如水表)、玩具車、移動電話等。二是作功率輔助設備，特別是在電動汽車上的應用，給超級電容器發展提供了廣 闊的空間例如在汽車啟動，加速，爬坡時提供高功率，以保護蓄電池，在剎車時回收儲存多 余能量。現有的超級電容器普遍存在結構復雜的技術缺陷，導致其制作工藝難度大，且制 作成本較高，而且存在性能較低、容量較小的缺陷，特別是在儀器儀表上的應用，當儀器儀 表在供電電池使用完畢時，則需要更換新電池，在此過程中則容易造成儀器儀表數據信息 的丟失。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、易于制 造、具有高性能、高容量的儀器儀表用超級電容器。本發明所采用的技術方案是本發明包括不銹鋼殼體，所述不銹鋼殼體內設置有 一個電容器單體或多個相互串聯且分層疊加的電容器單體，所述電容器單體包括一對極性 電極，所述極性電極之間設有電解質溶液及隔膜，所述隔膜上設置有至少一個通孔，所述隔 膜的兩端均設有膜電阻，所述膜電阻的外側與所述極性電極相接觸。所述極性電極由經酸或堿活化預處理的多孔碳材料、碳納米管與粘接劑復合而 成。所述不銹鋼殼體包括相互配合的不銹鋼帽蓋、不銹鋼底殼，所述不銹鋼帽蓋與所 述不銹鋼底殼的配合處設置有絕緣橡膠圈。所述膜電阻為塑料電阻片，所述膜電阻的阻值為20 500Q，所述膜電阻的厚度為 0. 05 1. 00mm。所述電解質溶液有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙 酯、乙腈、丁內酯中的一種或多種的混合溶劑，所述電解質溶液所用的鹽有四乙基四氟硼酸 季銨鹽、四乙基四氟硼酸季磷鹽、四乙基六氟磷酸季磷鹽、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰，所述電 解質溶液濃度為0. 5 2mol/L。本發明的有益效果是本發明中，所述不銹鋼殼體內設置有一個電容器單體或多 個相互串聯且分層疊加的電容器單體，所述電容器單體包括一對極性電極，所述極性電極 之間設有電解質溶液及隔膜，所述隔膜上設置有至少一個通孔，所述隔膜的兩端均設有膜 電阻，所述膜電阻的外側與所述極性電極相接觸，本發明在使用時，可防止儀器儀表在供電 電池使用完畢時更換新電池過程中造成數據信息的丟失，可確保儀器儀表持續正常工作， 便于水表用戶或水表抄表工作人員操作使用，本發明結構簡單、易于制造，具有高性能、高 容量的特點，可廣泛應用于超級電容器領域。本發明中，所述極性電極由經酸或堿活化預處理的多孔碳材料、碳納米管與粘接 劑復合而成，具有原料易得、成本低廉、表面積大、孔結構可控、環境友好、化學性質和電化 學性質穩定等特點，并可有效提高超級電容器的能量密度。
圖1是本發明實施例一的結構剖視圖；圖2是本發明實施例二的結構剖視圖。
具體實施例方式實施例一如圖1所示，本發明包括不銹鋼殼體，所述不銹鋼殼體包括相互配合的不銹鋼帽 蓋11、不銹鋼底殼12，所述不銹鋼帽蓋11與所述不銹鋼底殼12的配合處設置有絕緣橡膠 圈2，所述不銹鋼殼體內設置有一個電容器單體或多個相互串聯且分層疊加的電容器單體， 一般設置為一至五個，本實施例采用一個電容器單體，所述電容器單體包括一對極性電極 3，所述極性電極3之間設有電解質溶液及隔膜4，所述電解質溶液為有機體系，所述隔膜4 上設置有至少一個通孔41，所述隔膜4的兩端均設有膜電阻5，所述膜電阻5的外側與所述 極性電極3相接觸。所述極性電極3由經酸或堿活化預處理的多孔碳材料、碳納米管與粘接劑復合而 成，所述多孔碳材料是指經過氫氧化鈉濃溶液或氫氧化鉀濃溶液在50 locrc活化，或經 過濃硝酸或濃硫酸在50 100°C活化而成的碳質多孔材料，活化時間一般控制在0. 3 2 小時；所述碳納米管可以是單管壁、多管壁、雙管壁等，將經活化后的多孔碳材料和碳納米 管添加粘接劑，攪拌均勻，壓制成所述極性電極3，所述粘接劑采用聚四氟乙烯(PTFE)、均 聚或共聚偏氟乙烯(PVDF或PVDF-HFP)、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉溶液。所述膜電阻5為塑料電阻片，所述膜電阻5的阻值為20 500 Q，所述膜電阻5的 厚度為0. 05 1. 00mm。所述電解液溶劑有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙 酯、乙腈、丁內酯中的一種或多種的混合溶劑，電解液所用的鹽有四乙基四氟硼酸季銨鹽、四乙基四氟硼酸季磷鹽、四乙基六氟磷酸季磷鹽、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰，所述電解液濃 度為 0. 5 2mol/L。本發明的具體組裝方式為在所述不銹鋼底殼12上放置極性電極3，然后再放置 阻值為20 Q 500 Q，厚度在0. 05 1. 00mm的所述膜電阻5，再放置所述設有通孔41的隔 膜4，將所述通孔41對準所述膜電阻5中心位置，在所述隔膜4上再鑲嵌一個阻值為20 Q 500 Q，厚度在0. 05 1. 00mm的膜電阻5，在所述膜電阻5上再放置另一個極性電極3，如 此即完成一個電容器單體的組裝，然后灌注電解質溶液，蓋上所述不銹鋼蓋11，上述整個組 裝過程在真空環境下操作(水份控制在20ppm以下)，即可制成一個電容器單體的超級電容
o實施例二 如圖2所示，本實施例與實施例一的區別是本實施例中，所述不銹鋼殼體內設置 有兩個相互串聯且分層疊加的電容器單體，以進一步提高超級電容器的容量及性能，本實 施例的超級電容器在組裝時，將實施例一中所述電容器單體的組裝過程再重復一遍，即可 完成第二個電容器單體的組裝。本實施例的其他特征與實施例一一致。本發明可制成2. 7V10F，5. 5V5F，8. 1V3. 3F等超級電容器。本發明可廣泛應用于電 容器領域。
權利要求
一種儀器儀表用超級電容器，包括不銹鋼殼體，其特征在于所述不銹鋼殼體內設置有一個電容器單體或多個相互串聯且分層疊加的電容器單體，所述電容器單體包括一對極性電極(3)，所述極性電極(3)之間設有電解質溶液及隔膜(4)，所述隔膜(4)上設置有至少一個通孔(41)，所述隔膜(4)的兩端均設有膜電阻(5)，所述膜電阻(5)的外側與所述極性電極(3)相接觸。
2.根據權利要求1所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述極性電極(3) 由經酸或堿活化預處理的多孔碳材料、碳納米管與粘接劑復合而成。
3.根據權利要求1所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述不銹鋼殼體 包括相互配合的不銹鋼帽蓋(11)、不銹鋼底殼(12)，所述不銹鋼帽蓋(11)與所述不銹鋼底 殼(12)的配合處設置有絕緣橡膠圈(2)。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述膜 電阻(5)為塑料電阻片。
5.根據權利要求4所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述膜電阻(5) 的阻值為20 500 Ω。
6.根據權利要求4所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述膜電阻(5) 的厚度為0. 05 1. OOmm0
7.根據權利要求1或2或3所述的一種儀器儀表用超級電容器，其特征在于所述電 解質溶液有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、丁內酯 中的一種或多種的混合溶劑，所述電解質溶液所用的鹽有四乙基四氟硼酸季銨鹽、四乙基 四氟硼酸季磷鹽、四乙基六氟磷酸季磷鹽、六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰，所述電解質溶液濃度 為 0. 5 2mol/L。
全文摘要
本發明公開了一種儀器儀表用超級電容器，旨在提供一種結構簡單、易于制造、具有高性能、高容量的儀器儀表用超級電容器。本發明包括不銹鋼殼體，所述不銹鋼殼體內設置有一個電容器單體或多個相互串聯且分層疊加的電容器單體，所述電容器單體包括一對極性電極(3)，所述極性電極(3)之間設有電解質溶液及隔膜(4)，所述隔膜(4)上設置有至少一個通孔(41)，所述隔膜(4)的兩端均設有膜電阻(5)，所述膜電阻(5)的外側與所述極性電極(3)相接觸。本發明可廣泛應用于超級電容器領域。
文檔編號H01G9/04GK101853738SQ20101014462
公開日2010年10月6日 申請日期2010年4月6日 優先權日2010年4月6日
發明者于勇, 王培榕, 鄔新國, 陳建軍 申請人:珠海清華科技園創業投資有限公司