一種鋰離子超級電容器內芯結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電化學儲能裝置，具體的是涉及一種鋰離子超級電容器結構。
【背景技術】
[0002]鋰離子超級電容器作為超級電容器的一種類型，同時具有超級電容器與鋰離子電池的優點，不但高功率密度，安全性好，循環穩定性高，而且具有一定的能量密度，自放電低等優點。是一類在移動通訊、啟動電源、備用電源等領域都有更好的應用前景儲能裝置。
[0003]鋰離子電容器包括正極、負極，隔膜、電解液以及外殼等組成部分。一般采用兩種組裝方式。1、卷繞式。正極、負極、隔膜各只有一片，相互平行重疊后，按照一個方向(如順時針)卷繞成圓柱狀或者，扁平柱狀結構。這種結構的電池的結構緊湊，內阻低，電池功率密度高，但這種結構的電池對電極的均一性以及柔韌性要求很高。而實際上高擔量的電極的柔韌性和均一性，從工藝上來說，均很難達到要求。2、疊片式。正極、負極有很多片，每層的結構中各有一片正極、負極。隔膜可以是整體一片，或者每層結構一片。通過每層結構的重復折疊，構成一個軟包裝電池。這種結構對電極的均一性，要求較低，因為可以通過選擇較均一的電極來組裝電池，同時對電極的柔韌性無要求，可以使用足夠高擔量的電極，但是缺點是，電極結構不緊密，電池內阻偏高。
[0004]綜上兩種方式的電池結構均存在優點和缺點。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型目的在于提出一種新的鋰離子超級電容器電池組裝方式，以克服上述兩種組裝方式的缺點。
[0006]為達到此目的，本實用新型擬采取如下的技術方案:
[0007]本實用新型提供一種鋰離子超級電容器內芯結構，包括負極、隔膜、2片以上的正極，其按如下放置過程進行組裝獲得，
[0008]I)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對折形成相互疊合的對稱的上下二部分，負極置于對折的上下二部分之間；
[0009]2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣對齊；
[0010]再次將隔膜及其內部的負極沿第一片正極的左側邊緣向右進行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合;獲得I片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構；
[0011]3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣對齊；
[0012]再次將隔膜及其內部的負極沿第二片正極的右側邊緣向左進行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合;獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構；
[0013]4)正極為3片以上時，第奇數片的正極按步驟2)的過程進行操作放置，第偶數片的正極按步驟3)的過程進行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構。
[0014]2片以上的片狀正極相互平行。
[0015]步驟2)中第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣對齊，即第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣處于同一豎直平面內。
[0016]步驟3)中且第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣對齊，即第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣處于同一豎直平面內。
[0017]正極和負極前后方向或上下方向的寬度均小于隔膜上下方向的寬度。
[0018]正極和負極均為片狀結構，正極和負極兩側表面均設有活性材料層;正極活性材料為活性炭，負極活性材料為鈦酸鋰、石墨、硅、錫等具有鋰離子嵌入脫出能力的材料中的一種或者二種以上組成。
[0019]負極左右方向的寬度小于等于隔膜左右方向的寬度。
[0020]所述的正負極均是按照常規工藝(包括但不限于涂布、搟壓、噴涂)將活性物質、導電劑、膠黏劑混合制備而成。活性物質的面密度為:0.1-1OOmgcm-2，其中較優的是1-30mgcm—2，活性炭的面密度為:0.01-20mgcm—2，其中較優的是0.l-lOmgcm—2，膠黏劑的面密度為0.01_20mgcm—2，其中較優的是0.l-10mgcm—2。
[0021]所述的隔膜可為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜，聚乙烯、聚丙烯復合隔膜、纖維素隔膜、玻璃纖維素隔膜、陶瓷膜等。
[0022]對比現有技術，本實用新型的有益結果為:本實用新型通過半疊片半卷繞的結構方式組裝正極、負極、隔膜，不但能減少電池的內阻，而且能使用更高，柔韌性差的正極，從而鋰離子超級電容器具有更高的能量密度。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的鋰離子超級電容器組裝的剖面圖。
[0024]其中1、正極;2、負極;3、隔膜。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]鋰離子超級電容器的正極按照如下方法制備:首先將活性炭、導電劑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠，按照8.5:1:0.25:0.25的質量比混合均勻，加入一定量去離子水，電極漿料的固含量為30 %，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，50攝氏度烘干12小時，真空干燥，備用。
[0027]鋰離子超級電容器的正極按照如下方法制備:首先將鈦酸鋰、導電劑、聚偏氟乙烯按照8:1:1的質量比混合均勻，加入一定量去離子水，電極漿料的固含量為15%，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，70攝氏度烘干12小時，真空干燥，備用。
[0028]鋰離子超級電容器采用的電解液中的的溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1:1)，鹽I為LiPF6，鹽I濃度為ImolL-1，鹽2為四氟硼酸四乙基銨，鹽2的濃度為ImolL-1。
[0029]將鋰離子超級電容器的正極和負極按照半卷繞半疊片的方式組裝在一起:1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對折形成相互疊合的對稱的上下二部分，負極置于對折的上下二部分之間，2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣對齊;再次將隔膜及其內部的負極沿第一片正極的左側邊緣向右進行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合;獲得I片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構；3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣對齊;再次將隔膜及其內部的負極沿第二片正極的右側邊緣向左進行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合;獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構;4)正極為3片以上時，第奇數片的正極按步驟2)的過程進行操作放置，第偶數片的正極按步驟3)的過程進行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構。
[0030]將正負極組裝封裝好后，注入電解液，加注電解液與活性炭的質量比為4:1。密封。即完成電池制備。
【主權項】
1.一種鋰離子超級電容器內芯結構，包括負極、隔膜、2片以上的正極，其特征在于:其按如下放置過程進行組裝獲得， 1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對折形成相互疊合的對稱的上下二部分，負極置于對折的上下二部分之間； 2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣對齊； 再次將隔膜及其內部的負極沿第一片正極的左側邊緣向右進行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合;獲得I片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構； 3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣對齊； 再次將隔膜及其內部的負極沿第二片正極的右側邊緣向左進行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合;獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構； 4)正極為3片以上時，第奇數片的正極按步驟2)的過程進行操作放置，第偶數片的正極按步驟3)的過程進行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構。2.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:2片以上的片狀正極相互平行。3.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:步驟2)中第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣對齊，即第一片正極的右側邊緣與上部分隔膜的右側邊緣處于同一豎直平面內。4.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:步驟3)中且第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣對齊，即第二片正極的左側邊緣與下部分隔膜的左側邊緣處于同一豎直平面內。5.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:正極和負極前后方向或上下方向的寬度均小于隔膜上下方向的寬度。6.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:正極和負極均為片狀結構，正極和負極兩側表面均設有活性材料層。7.按照權利要求1所述鋰離子超級電容器內芯結構，其特征在于:負極左右方向的寬度小于等于隔膜左右方向的寬度。
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋰離子超級電容器內芯結構，包括負極、隔膜、2片以上的正極，其中正極和負極按照半卷繞半疊片的方式組裝在一起，獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級電容器結構。本實用新型通過半疊片半卷繞的結構方式組裝正極、負極、隔膜，不但能減少電池的內阻，而且能使用更高，柔韌性差的正極，從而鋰離子超級電容器具有更高的能量密度。
【IPC分類】H01G11/84, H01G11/06
【公開號】CN205177621
【申請號】CN201521030807
【發明人】曲超, 張華民, 張洪章, 李先鋒, 閻景旺, 劉翠連
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月13日