CN101404210A - 一种大功率超级电容器 - Google Patents

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宋朝文
郭丽
姚国富
丁刚强
管道安
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Abstract

本发明公开了一种大功率超级电容器，特别适用于大电流放电场合，广泛应用于汽车、机车、坦克、电站及高能系统等领域中。它包括电极片，隔离膜，极柱，外壳；所述的电极片是由集流体及集流体表面的涂层构成：所述的涂层是由包括活性物质、导电剂、粘结剂，经溶剂调和并涂布在集流体表面后再经干燥而形成的薄层；所述的集流体单面涂层厚度为15～50微米，两面或一面具有涂层的电极片，其厚度为35～120微米。本发明大功率超级电容器具有内阻小、功率大、循环性好等特点，可以很好的满足机车启动、电网调峰等高功率装置对超级电容器的功率要求。

Description

一种大功率超级电容器
技术领域
本发明涉及一种大功率超级电容器，特别适用于大电流放电场合，广泛应用于汽车、机车、坦克、电站及高能系统等领域中。
背景技术
超级电容器是一种介于物理电容和蓄电池之间的新型储能装置，其能量密度为普通物理电容的数百倍，功率密度为蓄电池的数十倍。目前市场上主要应用的是能量型的超级电容器，随着电动汽车、高能系统等领域的发展，对超级电容器的功率要求也就越来越高。然而，目前超级电容器的大功率性能不理想，没有一种可以满足大电流放电的电极片，这是因为电极片较厚，电子迁移距离较大，电容内阻较大，功率性能受到影响，因此，开发大功率超级电容器成为发展的必然要求，但因电极片的结构问题成为障碍发展的重要因素。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有超级电容器功率不足的缺点，通过将超级电容器的电极片进行簿化，从而使整体电极片薄化，以此技术措施来缩短电子的迁移距离，降低超级电容器的内阻，提高其功率性能。
本发明的技术方案是：一种大功率超级电容器，它由电极片，隔离膜，极柱，外壳组成；所述的电极片是由集流体及集流体表面的涂层构成：所述的涂层是由包括活性物质、导电剂、粘结剂，经溶剂调和并涂布在集流体表面后再经干燥而形成的薄层；所述的集流体单面涂层厚度为15～50微米，两面或一面具有涂层的电极片，其厚度为35～120微米。
所述的大功率超级电容器，其集流体分正、负极集流体；正负极集流体材料均为铝箔，或/和腐蚀铝箔，或/和铝合金箔。
所述的大功率超级电容器，其集流体两面的涂层厚度均为15微米，电极片其厚度为60微米。
所述的大功率超级电容器，其集流体两面的涂层厚度均为50微米，电极片其厚度为120微米。
所述的大功率超级电容器，其集流体一面的涂层厚度为15微米，另一面无涂层，电极片其厚度为35微米。
所述的大功率超级电容器，其活性物质为炭质活性材料，选自椰子活性炭或木质活性炭；导电剂为乙炔黑，或/和导电纤维，或/和金属丝；粘结剂为热塑性聚合物，选自聚偏氟乙烯，或聚四氟乙烯；溶剂为在低温能挥发的N-4-甲基吡咯烷酮。
所述的大功率超级电容器，其涂层组成物质的质量百分比含量是：活性物质为50％～90％；导电剂为5％～30％；粘结剂为3％～20％。
所述的大功率超级电容器，其所述热塑性聚合物选自聚偏氟乙烯。
所述的大功率超级电容器，其隔离膜为多孔隔离膜，材料为聚丙烯膜或绝缘纸，电解液为有机电解液。
本发明的效果在于：超级电容器的电极片薄化后，明显降低超级电容器的内阻，提高其功率性能。
附图说明：
图1是本发明大功率超级电容器结构示意图。
图2是本发明大功率超级电容器电极片结构示意图。
图中，各图号所对应的构件名称为：1-电极片，2-隔离膜，3-极柱，4-外壳，5-集流体，6-涂层。
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明作进一步说明如下：
实施例1：
如图1、2所示，一种大功率超级电容器，它有电极片1，隔离膜2，极柱3，外壳4；所述的电极片1是由集流体6及集流体表面涂层7构成：所述的涂层是由活性物质、导电剂、粘结剂，经溶剂调和并涂布在集流体表面后再经干燥而形成的薄层；所述的集流体分正、负极集流体；多个电极片1组成极群体，极柱的连接方式按常规；正负极集流体材料均为铝箔，或/和腐蚀铝箔，或/和铝合金箔，本实施例集流体材料为铝箔。所述的集流体两面的涂层厚度均为15微米，电极片其厚度为60微米。所述的活性物质为炭质活性材料，选自椰子活性炭，也可以是木质活性炭；导电剂为乙炔黑，还可以是导电纤维，或/和金属丝；粘结剂为热塑性聚合物，选自聚偏氟乙烯，或聚四氟乙烯；溶剂为在低温能挥发的N-4-甲基吡咯烷酮。所述涂层组成物质的质量百分比含量是：活性物质为50％～90％；导电剂为5％～30％；粘结剂为3％～20％；本实施例涂层的组成物质的质量百分比含量是：活性物质为50％；导电剂为30％；粘结剂为20％；也可以是活性物质为90％；导电剂为5％；粘结剂为5％；还可以是活性物质为82％；导电剂为15％；粘结剂为3％；。所述的热塑性聚合物选自聚偏氟乙烯。所述的隔离膜为多孔隔离膜，材料为聚丙烯膜，还可以是绝缘纸，电解液为有机电解液。
实施例2：
与上述实施例1不同的是：所述的集流体两面的涂层厚度均为50微米，电极片其厚度为120微米。热塑性聚合物选为聚四氟乙烯；溶剂为N-4-甲基吡咯烷酮隔离膜材料为聚丙烯膜。
实施例3：
与上述实施例1不同的是：所述的集流体一面的涂层厚度为15微米，另一面无涂层，电极片其厚度为35微米。
本发明技术效果显著。用以下三件厚度超过本发明的实例(称对比例1、对比例2、对比例3)，分别与本发明的实例进行对比：
对比例1
将质量百分比含量为78％的活性炭、10％的导电剂乙炔黑、12％的粘结剂聚偏氟乙烯和一定质量的溶剂N-4-甲基吡咯烷酮进行混合，在真空搅拌机中高速搅拌，得到混合均匀的浆料，然后涂布在铝箔上，单面涂层厚度控制为170微米，干燥后得到电极片。将电极片进行剪切、辊压，然后进行叠片、焊接、注液和封口，得到超级电容器。其功率密度见附表1的第1栏。
对比例2
将上述对比例1中的单面涂层厚度改为120微米，其他条件均不变。
将电极片进行剪切、辊压，然后进行叠片、焊接、注液和封口，得到超级电容器。其功率密度见附表1的第2栏。
对比例3
将上述对比例1中的单面涂层厚度改为90微米，其他条件均不变。其功率密度见附表1的第3栏。
功率密度比较表。
表1对比例和实施例生产的超级电容器的功率密度和内阻
(单位：功率密度，KW/Kg；内阻，mΩ)
项目   对比例1单面涂层厚170微米   对比例2单面涂层厚120微米   对比例3单面涂层厚90微米   实施例1单面涂层厚50微米
  内阻   6   5   4.5   2
  功率密度   1.5   1.8   2   3
由上表可知，本发明电极片由于比较薄，获得了显著的技术效果。本发明的权利保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1、一种大功率超级电容器，它包括电极片，隔离膜，极柱，外壳；所述的电极片是由集流体及集流体表面的涂层构成：其特征在于，所述的涂层是由包括活性物质、导电剂、粘结剂，经溶剂调和并涂布在集流体表面后再经干燥而形成的薄层；所述的集流体单面涂层厚度为15～50微米，两面或一面具有涂层的电极片，其厚度为35～120微米。
2、如权利要求1所述的大功率超级电容器，其特征在于，所述的集流体分正、负极集流体；正负极集流体材料均为铝箔，或/和腐蚀铝箔，或/和铝合金箔。
3、如权利要求1或2所述的大功率超级电容器，其特征在于：所述的集流体两面的涂层厚度均为15微米，电极片其厚度为60微米。
4、如权利要求1或2所述的大功率超级电容器，其特征在于：所述的集流体两面的涂层厚度均为50微米，电极片其厚度为120微米。
5、如权利要求1或2所述的大功率超级电容器，其特征在于：所述的集流体一面的涂层厚度为15微米，另一面无涂层，电极片其厚度为35微米。
6、如权利要求1所述的大功率超级电容器，其特征在于，所述的活性物质为炭质活性材料，选自椰子活性炭或木质活性炭；导电剂为乙炔黑，或/和导电纤维，或/和金属丝；粘结剂为热塑性聚合物，选自聚偏氟乙烯，或聚四氟乙烯；溶剂为在低温能挥发的N-4-甲基吡咯烷酮。
7、如权利要求1所述的大功率超级电容器，其特征在于，所述涂层组成物质的质量百分比含量是：活性物质为50％～90％；导电剂为5％～30％；粘结剂为3％～20％。
8、如权利要求2所述的大功率超级电容器，其特征在于，所述热塑性聚合物选自聚偏氟乙烯。
9、如权利要求1所述的大功率超级电容器，其特征在于，隔离膜为多孔隔离膜，材料为聚丙烯膜或绝缘纸，电解液为有机电解液。
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