圓柱電容的制作方法

本實用新型涉及電能的存儲裝置技術領域，尤其涉及一種電解液與電極之間反應的比表面積和反應速率高的圓柱電容。

背景技術：

超級電容器作為一種新型儲能裝置，是一種介于傳統電容器和充電電池之間具有快速充放電的新型功率型能源存儲設備。由于其具有較高的能量密度和功率密度、較寬的工作溫度范圍以及優異的循環性能等特點在航空航天、國防數字通信設備、電源供應、存儲備份系統以及先進的汽車如混合動力汽車和燃料電池汽車等方面都有很廣闊的應用前景。

電極材料和結構是超級電容器的關鍵，提高超級電容器的能量密度、功率密度和循環壽命，主要通過電極材料的比表面積、熱穩定性和化學穩定性以及超級電容結構的改進來實現。

圖1示出了作為現有技術的傳統卷繞狀的圓柱式超級電容器的結構示意圖。如圖1所示，所述圓柱式超級電容器包括隔膜1＇、活性炭纖維布2＇、光箔3＇、鋁殼4＇、引線5＇。在活性纖維布2＇上面涂布了一些碳基的電極材料，這些電極材料通過卷繞一層一層地圍繞在圓柱的中軸線上，再在圓柱內空腔內注入電解液即可發生電極材料和電解液之間的反應。隔膜2＇是為了防止不同層之間的電極材料相互反應，并且提供同一層之間兩片電極材料離子交換的通道。光箔3＇是為了提供導電性，并且連接正負兩級，鋁殼4＇起到保護和支持作用，最后引線5＇抽頭處正負極，使得超級電容器可以接入外部元件中使用。

上述這種傳統結構的柱式超級電容器有一些缺陷：負極、正極與電解液之間的接觸面積有限，而且，活性碳電極能吸附帶電離子的部分只存在于與電解液接觸的表面，在所述負極與正極材料的內部難以吸附足夠的帶電離子，造成所述超級電容不但無法儲層較大能量，而且比電容也較低。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是如何提供一種正負極之間反應的接觸面積大，比電容和功率密度大的圓柱電容。

為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種圓柱電容，其特征在于：包括圓柱形外殼，所述圓柱形外殼內從上到下設置有兩組以上的電極組，每個電極組包括一個正電極組和一個負電極組，所述正電極組包括正電極齒連接件以及間隔的固定在所述正電極齒連接件上的若干個正電極齒，所述負電極組包括負電極齒連接件以及間隔的固定在所述負電極齒連接件上的若干個負電極齒，每組電極組中負電極齒對應的插入到正電極齒之間，所述外殼內壁的左側設有正極集電極，所述外殼內壁的右側設有負極集電極，每組電極組中正電極組與所述正極集電極電連接，每組電極組中負電極組與所述負極集電極電連接，正電極引線的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內并與所述正極集電極電連接，負電極引線的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內并與所述負極集電極電連接，所述外殼內填充有電解液。

進一步的技術方案在于：所述電極組與電極組之間設置有隔膜層。

進一步的技術方案在于：所述隔膜層為聚丙烯膜。

進一步的技術方案在于：所述外殼包括鋼桶，所述鋼桶的上端開口通過上端蓋進行封閉，所述鋼桶的下端開口通過下端蓋進行封閉，所述鋼桶的內壁設有絕緣橡膠層，所述上端蓋與鋼桶的連接處以及下端蓋與鋼桶的連接處設有密封膠圈。

進一步的技術方案在于：所述正極集電極包括第一水平部以及與所述第一水平部垂直連接的第一豎直部，所述第一豎直部固定在所述外殼的左側，所述第一水平部與最上側的正電極組的正電極齒連接件固定接，所有的正電極組通過金屬線與所述第一豎直部電連接。

進一步的技術方案在于：所述負極集電極包括第二水平部以及與所述第二水平部垂直連接的第二豎直部，所述第二豎直部固定在所述外殼的右側，所述第二水平部與最下側的負電極組的負電極齒連接件固定接，所有的負電極組通過金屬線與所述第二豎直部電連接。

進一步的技術方案在于：所述正、負電極齒的高度為1.2mm-1.8mm。

進一步的技術方案在于：所述正電極齒連接件和負電極齒連接件為圓盤狀，其直徑為2cm-2.5cm。

進一步的技術方案在于：所述正電極齒的表面涂覆有正電極活性物質，所述負電極齒的表面涂覆有負電極活性物質。

采用上述技術方案所產生的有益效果在于：與傳統的柱式超級電容器不同之處在于，所述圓柱電容采用了正電極齒與負電極齒之間相互交疊嚙合的方式，大大增加了原有電容的比表面積，也使得電容器在比電容以及充放電速度上有了顯著的提升；此外，由于所述電容內部電極組的數量可以根據實際需要而變更，所以該結構的靈活性和可變性很強，可以適應不同的實際需要。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1是現有技術中圓柱形電容器的剖視結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例所述電容中兩組電極組的結構示意圖；

圖3是本實用新型實施例所述電容中任意一個負電極組的俯視結構示意圖；

圖4是本實用新型實施例所述電容的局部剖視結構示意圖；

其中：1、圓柱形外殼2、電極組3、正電極組4、負電極組5、正電極齒連接件6、正電極齒7、負電極齒連接件8、負電極齒9、正極集電極10、負極集電極11、正電極引線12、負電極引線13、隔膜層14、金屬線1-1、鋼桶1-2、上端蓋1-3、下端蓋1-4、密封膠圈9-1、第一水平部9-2、第一豎直部10-1、第二水平部10-2、第二豎直部；1＇、隔膜、2＇活性炭纖維布、3＇光箔、4＇鋁殼5＇、引線。

具體實施方式

下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本實用新型，但是本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本實用新型內涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。

如圖4所示，本實用新型公開了一種圓柱電容，包括圓柱形外殼1，所述絕緣殼體用于保護所述電容內部的器件，并為所述電容中的電解質提供容置腔。所述圓柱形外殼1內從上到下設置有兩組以上的電極組2，需要說明的是，所述電極組2的具體個數可以根據電容的容量、高度等進行適當的調整。如圖2和圖3所示，每個電極組2包括一個正電極組3和一個負電極組4，且所述正電極組3位于上側，負電極組4位于下側。所述正電極組3包括正電極齒連接件5以及間隔的固定在所述正電極齒連接件5上的若干個正電極齒6。所述負電極組4包括負電極齒連接件7以及間隔的固定在所述負電極齒連接件7上的若干個負電極齒8，每組電極組2中負電極齒8對應的插入到正電極齒6之間。

如圖4所示，所述外殼內壁的左側設有正極集電極9，所述外殼內壁的右側設有負極集電極10，每組電極組2中正電極組3與所述正極集電極9電連接，每組電極組中負電極組4與所述負極集電極10電連接。正電極引線11的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內并與所述正極集電極9電連接，負電極引線12的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內并與所述負極集電極10電連接，所述外殼內填充有電解液。

需要說明的是，正電極引線11和負電極引線12不能與所述外殼電連接，因此，所述正電極引線11和負電極引線12可以為裸銅線包裹絕緣層的設置。此外，所述電解液可以為現有技術中的電解液，還可以是溶質為四氟硼酸四乙基銨和甲基三乙基四氟硼酸銨的混合物，溶劑為乙腈的混合物。如果所述電解液采用有機電解液，可以避免水基材料對所述金屬殼體的腐蝕，同時，水系電解液在高于1V時便會分解產生氣體而有機電解液的離子分解電壓在2-4V，有利于電極獲得寬的工作電壓窗口，從而提高超級電容的能量密度；另外，有機電解液還有耐高壓以及工作溫度范圍寬的優點。

如圖4所示，所述電極組2與電極組2之間設置有隔膜層13。所述電容對電極組2間隔膜層的材料有特殊的要求，首先，必須要滿足它是電子的絕緣體，離子的良導體，這樣才能保證電極組2之間不會因為電子穿移或直接接觸而導致極間短路，又能使得電解液離子能順利穿過進行氧化還原反應；其次，隔膜層需要有良好的化學穩定性，且有比較強的吸液、保液性；同時，仍需具備高機械強度，高隔離性能的特點；最后，隔膜的組織成分應該均勻，平整，厚度一致，無機械雜質，具有一定的柔韌性。因此，本實施例中所使用的隔膜采用日本NKK公司生產的聚丙烯膜。

優選的，如圖4所示，所述外殼的內壁不能導電，且需要較高的強度以保護所述電容內的器件，因此，所述外殼包括鋼桶1-1，所述鋼桶1-1的上端開口通過上端蓋1-2進行封閉，所述鋼桶1-1的下端開口通過下端蓋1-3進行封閉。所述鋼桶1-1的內壁設有絕緣橡膠層，所述上端蓋1-2與鋼桶1-1的連接處以及下端蓋1-3與鋼桶1-1的連接處設有密封膠圈1-4，可以有效的防止電解液泄露。

優選的，如圖4所示，所述正極集電極9包括第一水平部9-1以及與所述第一水平部9-1垂直連接的第一豎直部9-2。所述第一豎直部9-2固定在所述外殼的左側，所述第一水平部9-1與最上側的正電極組3的正電極齒連接件5固定接，所有的正電極組3通過金屬線14與所述第一豎直部9-2電連接。優選的，如圖4所示，所述負極集電極10包括第二水平部10-1以及與所述第二水平部10-1垂直連接的第二豎直部10-2，所述第二豎直部10-2固定在所述外殼的右側。所述第二水平部10-1與最下側的負電極組4的負電極齒連接件7固定接，所有的負電極組4通過金屬線14與所述第二豎直部10-2電連接。所述集電極可以采用表面經磨砂處理的鋁箔。

此外，需要說明的是，最上側的正電極組3可以通過正極集電極將其位置固定，而最下側的負電極組4可以通過負極集電極將其位置固定。而位于中間的正電極組3和負電極組4可以通過與所述集電極電連接的金屬線將其位置固定。通過設置所述正極集電極和負極集電極，可有效的防止正負極之間的錯亂。

進一步的，所述正電極齒6的表面涂覆有正電極活性物質，所述負電極齒8的表面涂覆有負電極活性物質。所述正電極活性物質和負電極活性物質可以為現有技術中的任意一種或幾種的混合物。所述正電極齒和負電極齒可以由正（負）極活性物質、導電劑（乙炔黑）和粘合劑（導電膠水：PTFE）配合而成的。所述正（負）極片是將上述合成出來的正（負）極材料涂布到泡沫鎳上后經過7-10Mpa的液壓形成的。所述正（負）極活性物質應該均勻涂布到泡沫鎳的兩側，使得經過液壓處理后的正（負）極片正反兩面都附著有正（負）極活性物質。

優選的，所述正、負電極齒6，8的高度為1.2mm-1.8mm。所述正電極齒連接件5和負電極齒連接件7為圓盤狀，其直徑為2cm-2.5cm。需要說明的是，所述正、負電極齒6，8的高度以及正電極齒連接件5和負電極齒連接件7的直徑，本領域技術人員還可以根據電容的容量以及外殼的尺寸等作出適當的調整。