CN101236842A - 一种电化学超级电容器 - Google Patents

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CN101236842A CNA2008100430998A CN200810043099A CN101236842A CN 101236842 A CN101236842 A CN 101236842A CN A2008100430998 A CNA2008100430998 A CN A2008100430998A CN 200810043099 A CN200810043099 A CN 200810043099A CN 101236842 A CN101236842 A CN 101236842A
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梁全顺
华黎
王然
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Shanghai Aowei Technology Development Co Ltd
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Shanghai Aowei Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明为一种电化学超级电容器，包括极片和隔膜，其特征在于：所述的隔膜由两层组成，一层为聚丙烯无纺布层，另一层为聚乙烯接枝膜层，所述的聚丙烯无纺布层和聚乙烯接枝膜层是通过粘结剂或热加工复合而成并紧密接触，其中聚丙烯无纺布层厚度在0.05～0.1mm之间，聚乙烯接枝膜层厚度在0.02～0.05mm之间，聚丙烯无纺布层厚度与聚乙烯接枝膜层厚度保持比例1∶(0.2～0.5)。本发明电化学超级电容器采用高离子通过率、在温度过高时会自动保护的隔膜，解决了电化学超级电容器在大功率、大电流下连续工作的发热问题。

Description

一种电化学超级电容器
                              技术领域
本发明涉及一种电容器，特别是公开一种电化学超级电容器，具体是指化学电源的材料改进的电化学电容器。
                              背景技术
化学电源在应用方面已经拓展到很多领域，随之而来的是其安全型、稳定性问题。电化学超级电容器(EC)作为化学储能方式的一种也遇到了相同的问题，特别是作为高功率储能器件，其工作模式就是大功率、大电流状态下连续工作，如何解决发热问题是近年来研究热点与难点。
                              发明内容
本发明的目的是从EC上述方面的需求进行研究，通常氢镍电池的隔膜都是采用多空有机聚合物，如聚丙烯无纺布，这种隔膜在遇到电源本身过热时并不能很好的保证电源的安全，由此本发明结合EC的特点，对隔膜进行了改进和创新，提供一种采用高离子通过率、在温度过高时会自动保护的隔膜的电化学超级电容器。
本发明是这样实现的：一种电化学超级电容器，包括极片和隔膜，其特征在于所述的隔膜由两层组成，一层为聚丙烯(PP)无纺布层，另一层为聚乙烯(PE)接枝膜层，PP无纺布层与PE接枝膜层通过粘结剂或热加工复合在一起，同时不影响隔膜整体的导电性，即离子通道并不受影响。PP无纺布层与PE接枝膜层厚度比例为1∶(0.2～0.5)，PP无纺布层厚度一般为0.05～0.1mm，PE接枝膜层厚度一般为0.02～0.05mm。
本发明的隔膜厚度为0.10～0.15mm，面密度为50～70g/m2，既保证了EC反应所需的电解质能存储足够的量在隔膜上，又保证了过温闭合时的可靠性。
本发明中对孔隙的要求，强调了有效空的比例问题，要保证离子传道顺利，孔的直径要在0.01～0.1μm(10～100nm)之间，因为水合离子的半径一般为纳米数量级，这种尺度的孔径是最合适的，孔径过小，则影响离子通过效率，孔径过大则影响隔膜强度与均匀性。同时，并非所有的隔膜微孔都是有效的，有大量微孔是一端导通或孔径在10纳米以下的，都不能作为EC反应时有效的通道，所以本发明对有效孔径的比率提出了PP无纺布层为80％及以上和PE接枝膜层为70％及以上的要求，隔膜总有效孔径的有效比率在50～60％之间，隔膜孔隙率在40％～65％之间。
本发明的隔膜在温度超过85℃时，PE接枝膜层微孔闭合，关闭或部分关闭离子通道，电容器反应中止，PP无纺布层支撑PE接枝膜层并避免短路，电容器进入热保护状态，PE接枝膜层的微孔闭合是不可恢复的，因此在使用中通过自动控制方法，不能出现85℃以上的高温环境。
本发明的有益效果是：本发明采用高离子通过率、在温度过高时会自动保护的隔膜，在大功率、大电流状态下连续工作时会过温闭合，不仅保证电源工作的可靠性，还提高了安全性。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
                            具体实施方式
表：不同组分的隔膜具有不同的用途。
参数   实施例1   实施例2   实施例3
  PP   PE   PP   PE   PP   PE
  厚度(mm)   0.07   0.035   0.1   0.05   0.1   0.03
  比例   1∶0.5   1∶0.5   1∶0.3
  有效孔比率   82％   73％   85％   78％   85％   72％
  隔膜厚度(mm)   0.105   0.15   0.13
  面密度(g/m2)   52   70   63
主要用途   隔膜厚度适中，作为高能量EC用隔膜。   隔膜较厚，作为高功率EC用隔膜，PE层具有很好的安全轻。   作为高能量EC用，用于需要稳定输出的情况。
隔膜总有效孔径的有效比率在50～60％之间，隔膜孔隙率在40％～65％之间。
实施例4：EC制作的实施例
把实施例2中的隔膜裁减成宽115mm的长条状，长度≥2.8m；准备好正极片、负极片(尺寸均为70×100mm)。
开始操作，底端先放一层隔膜(隔膜PP无纺布层所在面朝向正极)，放入一片正极，隔膜下端比极片长出5mm，把隔膜绕到另一端，放入一片负极，负极位置与正极对应，隔膜再绕到另一端；依次如此正负极交错组装，直到20片正极和20片负极为止；隔膜包覆到最后一片正极的外面预留2mm后，用剪刀剪断；用螺母将极柱连接号，装入壳体，盖上壳盖并密封，从安全阀口注入额定的电解液，并拧上安全阀。EC制作完成。

Claims (4)

1.一种电化学超级电容器，包括极片和隔膜，其特征在于：所述的隔膜由两层组成，一层为聚丙烯无纺布层，另一层为聚乙烯接枝膜层，所述的聚丙烯无纺布层和聚乙烯接枝膜层是通过粘结剂或热加工复合而成并紧密接触，其中聚丙烯无纺布层厚度在0.05～0.1mm之间，聚乙烯接枝膜层厚度在0.02～0.05mm之间，聚丙烯无纺布层厚度与聚乙烯接枝膜层厚度保持比例1∶(0.2～0.5)。
2.根据权利要求1所述的电化学超级电容器，其特征在于：所述的隔膜厚度为0.10～0.15mm，面密度为50～70g/m2。
3.根据权利要求1所述的电化学超级电容器，其特征在于：所述的聚丙烯无纺布层孔径分布在0.03～0.1μm之间的比率为80％及以上，聚乙烯接枝膜层孔径分布在0.01～0.08μm之间的比率为70％及以上。
4.根据权利要求1所述的电化学超级电容器，其特征在于：所述的隔膜孔隙率在40％～65％之间，孔径分布在0.01～0.1μm之间的比率为50～60％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101714467B (zh) * 2009-11-18 2011-12-28 凯迈嘉华（洛阳）新能源有限公司 一种电化学超级电容器及其制造方法
WO2024099164A1 (zh) * 2022-11-10 2024-05-16 上海奥威科技开发有限公司 一种超级电容器用无纺布复合隔膜及其制备方法和应用

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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