CN101178979A - 软包装超级电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软包装超级电容器及其制造方法，超级电容器的外壳为用铝塑复合膜制作的软包装体，采用加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体(4)中；也可以采用真空加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体4中，该超级电容器具有制造工艺简单、产品成品率高、成本低、性能稳定、安全性高的优点。

Description

软包装超级电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种软包装超级电容器，本发明还涉及该软包装超级电容器的制造方法。
背景技术
超级电容器又称超大容量电容器或者电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。与传统电容器相比，超级电容器具有更大的容量以及更高的能量密度，其容量可达法拉级(F)甚至数千法拉，而传统的电容器只有微法(μF)级，1F＝106μF；与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可实现大电流充放电，工作温度范围可达-40～+75℃，超级电容器与二次电池以及传统电容器性能对比如表1所示。超级电容器在航空航天、军工领域、汽车行业、通信领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域都具有重要的应用市场。
表1超级电容器与普通电容器、充电电池的性能比较
  器件名称     能量密度/Wh·kg-1     功率密度/W·kg-1     循环寿命/次
  普通电容器超级电容器充电电池     ＜0.20.2-2020-200     104-106102-104＜500     ＞106＞105103
超级电容器可以分为双电层电容器(electric double layercapacitor简称  EDLC)和电化学电容器(electrochemicalcapacitor)两大类，其中双电层电容器按电解质的不同可分为液体双电层电容器和固体双电层电容器，液体双电层电容器又可分为水系电解质和非水系电解质两类；电化学电容器根据电极材料的不同可分为金属氧化物和导电高分子聚合物两类。目前，发展比较成熟的是液体双电层电容器，它以高比表面积活性炭为电极材料，其比表面积可高达2000-3000m2/g，远大于普通电解电容器的电极面积。因此，双电层电容器可以取得法拉级甚至数千法拉的高电容量。
由于目前超级电容器均采用液体电解液，密封不良会造成其性能下降、寿命缩短，因此要求严格密封。目前的超级电容器均采用不锈钢、铝或铝合金作为封装材料，因此超级电容器产品重量、体积、外形存在很大的局限性；而且为了考虑其安全性，采用金属材料为外壳时，必须在壳体上设置防爆装置，使外壳制造工艺复杂、封装可靠性下降、成本增加，而且一旦防爆装置失效，就可能带来较为严重的安全隐患。与铝塑复合膜相比，不锈钢、铝等材料强度较高，但当发生滥用情况时(如高温、大电流过充等)，存在爆炸的可能，这时壳体强度越高，爆炸威力越大；特别是当超级电容器容量达到1000F或更大时，金属壳体封装的超级电容器安全隐患将更加明显。
随着资源越来越短缺，近年来有色金属价格大幅度增长，镍、铝等金属价格越来越高，以镍、铝等金属材料作为壳体的成本在超级电容器产品中所占比例不断上升。
另一方面，随着超级电容器应用领域的不断扩展，市场已提出对超薄型超级电容器的需求。厚度小于3mm的超级电容器很难用不锈钢、铝或铝合金等金属封装材料实现封装。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种价格便宜、密封性能好、性能稳定、封装工艺简单的软包装超级电容器。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制造工艺简单、产品成品率高、成本低的软包装超级电容器的制造方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的软包装超级电容器，包括正极、负极、隔膜、外壳和电解液，所述的外壳为用铝塑复合膜制作的软包装层。
本发明提供的软包装超级电容器的制造方法，其方法是：
(A)、将超级电容器电极材料(如活性炭、金属氧化物、导电高分子聚合物、炭黑等)、粘结剂(PVDF、PTFE等)以及溶剂(NMP等)配制成浆料，然后将浆料涂布于铝箔或泡沫镍上，烘干制成极片，然后分切成适当大小，并焊上极耳。
(B)、按照极片、隔膜、极片的顺序将极片与隔膜卷绕或叠加在一起，制成芯包。
(C)、将芯包在真空或惰性气体保护下浸渍电解液。
(D)、按照产品大小要求，用冲膜机将铝塑复合膜冲成一定大小的凹坑形状。
(E)、将浸液后的芯包放入冲好的铝塑复合膜中，采用真空热压工艺或加热封装工艺将芯包封于铝塑复合膜中。
采用加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体中。
本发明提供另一种制造方法是采用真空加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体中。
采用上述技术方案的软包装超级电容器，采用价格便宜、密封性能好、性能稳定、封装工艺简单的铝塑复合膜代替金属外壳，采用铝塑复合膜作为封装材料具有明显的成本优势，对产品的小型化、轻型化也非常有利。采用真空加热封装工艺将超级电容器正负电极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体中。本发明所提出的封装方式及工艺省去了普通的铝壳的旋封或亚弧焊封、钢壳的激光焊接封口工艺，简化了工艺，提高了效率，降低了生产成本，并使超级电容器产品多样化。本发明的软包装超级电容器具有制造工艺简单、产品成品率高、成本低、性能稳定、安全性高的优点，而且可制成厚度小于3mm的薄型并具有一定柔韧性的超级电容器。
综上所述，本发明是一种价格便宜、密封性能好、性能稳定、封装工艺简单的软包装超级电容器。其制造工艺简单、产品成品率高、成本低。
附图说明
附图是本发明的软包装超级电容器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
(A)、将超级电容器电极材料(如活性炭、金属氧化物、导电高分子聚合物、炭黑等)、粘结剂(PVDF、PTFE等)以及溶剂(NMP等)配制成浆料，然后将浆料涂布于铝箔或泡沫镍上，烘干制成极片，然后分切成适当大小，并焊上极耳。
(B)、按照极片、隔膜、极片的顺序将极片与隔膜卷绕或叠加在一起，制成芯包。
(C)、将芯包在真空或惰性气体保护下浸渍电解液。
(D)、按照产品大小要求，用冲膜机将铝塑复合膜冲成一定大小的凹坑形状。
(E)、将浸液后的芯包放入冲好的铝塑复合膜中，采用真空热压工艺或加热封装工艺将芯包封于铝塑复合膜中。
制好的软包装超级电容器结构如附图所示，在用铝塑复合膜制作的软包装体4内设有正极1、负极2、隔膜3和电解液(图中不可见)，封装方法可以采用加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体4中；也可以采用真空加热封装工艺将超级电容器正负极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体4中，即构成软包装超级电容器。
参见附图，采用上述技术方案的软包装超级电容器，以价格便宜、密封性能好、性能稳定、封装工艺简单的铝塑复合膜代替金属外壳，采用真空加热封装工艺将超级电容器正负电极、电解液封装在铝塑复合膜制作的软包装体中。以铝塑复合膜作为封装材料具有明显的成本优势，对产品的薄型化、小型化、轻型化也非常有利。本发明所提出的封装方式及工艺省去了普通的铝壳、钢壳的旋封、亚弧焊封或激光焊接封口工艺，简化了工艺，提高了效率，降低了生产成本，并使超级电容器产品多样化。本发明的软包装超级电容器具有制造工艺简单、产品成品率高、成本低、性能稳定、安全性高的优点。

Claims (3)

1.一种软包装超级电容器，包括正极(1)、负极(2)、隔膜(3)、外壳和电解液，其特征在于：所述的外壳为用铝塑复合膜制作的软包装层(4)。
2.制造权利要求1所述的软包装超级电容器的方法，其特征是：
(A)、将超级电容器电极材料、粘结剂以及溶剂配制成浆料，然后将浆料涂布于铝箔或泡沫镍上，烘干制成极片，然后分切成适当大小，并焊上极耳；
(B)、按照极片、隔膜、极片的顺序将极片与隔膜卷绕或叠加在一起，制成芯包；
(C)、将芯包在真空或惰性气体保护下浸渍电解液；
(D)、按照产品大小要求，用冲膜机将铝塑复合膜冲成一定大小的凹坑形状的软包装层(4)；
(E)、将浸液后的芯包放入冲好的铝塑复合膜中，采用加热封装工艺将芯包封于铝塑复合膜软包装层(4)中。
3.制造权利要求1所述的软包装超级电容器的方法，其特征是：
(A)、将超级电容器电极材料、粘结剂以及溶剂配制成浆料，然后将浆料涂布于铝箔或泡沫镍上，烘干制成极片，然后分切成适当大小，并焊上极耳；
(B)、按照极片、隔膜、极片的顺序将极片与隔膜卷绕或叠加在一起，制成芯包；
(C)、将芯包在真空或惰性气体保护下浸渍电解液；
(D)、按照产品大小要求，用冲膜机将铝塑复合膜冲成一定大小的凹坑形状的软包装层(4)；
(E)、将浸液后的芯包放入冲好的铝塑复合膜中，采用真空热压工艺将芯包封于铝塑复合膜软包装层(4)中。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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