CN101694815A - 一种薄型软包装超级电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄型软包装超级电容器，包括软包装薄膜、电解液、电容器芯、正极极耳和负极极耳；电容器芯由正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成；每片正极片的一端的端部有空白正极集流体，每片负极片的一端的端部有空白负极集流体；正极极耳与负极极耳位于电容器芯的两端。本发明有效增加了极耳的厚度和总面积，减小了发热量，避免了正、负极极耳间的短路，降低了焊接厚度，提供的超级电容器具有能量密度高、适合大电流充放电、使用安全和便于焊接加工的特点。

Description

一种薄型软包装超级电容器

技术领域

本发明涉及一种薄型软包装超级电容器，属于超级电容器技术领域。

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器件，具有比传统电容器高得多的能量密度和比蓄电池大得多的功率密度，集长寿命、高功率密度、宽使用温度范围、充电速度快等特性于一身。超级电容器的这些优良特性使其在交通、无线电通信、军事、清洁能源系统等领域中有着极其广泛的应用。

随着超级电容器应用领域的不断扩展，越来越需要超级电容器能够放置到有限的空间中去，这对超级电容器的体积和形态提出了更高的要求。当传统的金属外壳被用作外部封装部件时，超级电容器产品的厚度较高，体积和形态存在很大的局限性。为此，一种采用高分子薄膜与金属箔组成的多层复合膜作为外部封装材料的薄型超级电容器逐渐引起人们的关注。比如，中国专利第CN100414653C号以及中国专利第CN201117445Y号都报道了这种软包装超级电容器。与传统的金属外壳超级电容器相比，这种新型超级电容器的优势在于采用了具有极佳柔性的多层复合膜，使其在形态和制造工艺上更灵活，可以制造薄型和超薄型超级电容器。

从控制厚度的角度考虑，这类薄型软包装超级电容器一般采用层叠式结构，且正、负极极耳位于电容器芯的一端。由于受到电容器体积和极耳位置的限制，正、负极极耳的厚度和面积均不可能太大，因此，极耳很难承受较大的充放电电流。这样以来，薄型软包装超级电容器的质量比功率一般仅在1Kw/Kg左右。当大电流充放电时，电容器内部热量分布不均匀，正、负极极耳附近容易出现局部过热的现象，这严重影响到了超级电容器使用的安全性。

针对这一弊病，中国专利第CN101281820A号公布了一种层叠式超级电容器及其制造方法，其特点在于正、负极引出端分别位于电极层叠体相对的两侧。这样一方面减小了由于电子导电慢而产生的极化，明显改善了电容器的放电性能；另一方面使得层叠式超级电容器在放电过程中产生的热量能均匀分布于电容器内部，从而避免了电容器内部局部过热的现象。但是，这种结构的超级电容器在层叠体的两侧均必须预留出足够宽度的空白集流体作为正、负极引出端的连接区域，而这部分空间是不能用于存储能量的。因此，这种电容器在质量比功率提升的同时质量比能量大幅下降。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种适合大电流充放电、使用安全同时保持高质量比能量的薄型软包装超级电容器。

本发明的技术方案是：

一种薄型软包装超级电容器，包括软包装薄膜、电解液、电容器芯、正极极耳和负极极耳；其特征在于：电容器芯由正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成；每片正极片的一端的端部有空白正极集流体，每片负极片的一端的端部有空白负极集流体；正极极耳与负极极耳位于电容器芯的两端。

上述正极片、负极片为2至10组，同组正极片的空白正极集流体的位置相同，同组负极片的空白负极集流体的位置相同；各组空白正极集流体的位置相互错开，且位于电容器芯的一端的端部，各组空白负极集流体的位置相互错开且位于电容器芯的另一端的端部。

上述正极极耳和负极极耳分别与相应的空白正极集流体和空白负极集流体连接；正极极耳和负极极耳与软包装薄膜接触部位设置有封胶。

上述正极极耳的厚度是空白正极集流体厚度的5～30倍，负极极耳的厚度是空白负极集流体厚度的5～30倍。

正极极耳的厚度是空白正极集流体厚度的5～9倍，负极极耳的厚度是空白负极集流体厚度的5～9倍。

上述电容器芯两端的正极极耳和负极极耳分别至少有1个。

上述电容器芯两端的正极极耳和负极极耳个数分别为1～5个。

上述空白正极集流体的宽度和空白负极集流体的宽度分别小于正极极耳和负极极耳的宽度。

上述正极极耳和负极极耳的宽度分别为空白正极集流体的宽度和空白负极集流体宽度的2～5倍。

本发明的有益效果在于：

(1)正极极耳和负极极耳分别置于电容器芯的两端，可有效避免正极极耳和负极极耳间的短路，还可使电容器内部的热量分布更加均匀，从而提高薄型软包装超级电容器的使用安全性；

(2)将正极片、负极片多余的空白集流体裁掉，只在极片的一端的端部保留部分空白集流体，有利于减轻电容器芯的重量，提高薄型软包装超级电容器的质量比能量；

(3)空白正极集流体和空白负极集流体分别位于电容器芯的两端，同一端的空白集流体位置相互错开，与极耳连接时，降低了焊接厚度，便于多层极片的叠加，且不易造成漏液现象；

(4)采用上述结构的薄型软包装超级电容器有效增加极耳的厚度和总面积，有利于降低电流密度，减小发热量，适合大电流充放电。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的整体外部结构示意图；

图2是图1中的空白正极集流体和空白负极集流体与正极极耳和负极极耳的连接示意图；

图3是图1中空白正极集流体和空白负极集流体的位置示意图。

图中标记对应的构件名称为：1-正极极耳，2-负极极耳，3-软包装薄膜，4-电容器芯，5-空白正极集流体，6-空白负极集流体，7-封胶，8-正极片，9-负极片，10-多孔隔离膜。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点和有益效果，兹通过下述实施例并结合附图对本发明作详细说明如下：

实施例1：如图1、2、3所示，一种薄型软包装超级电容器，组成构件有软包装薄膜3、电解液、电容器芯4、正极极耳1和负极极耳2；电容器芯4由正极片8、多孔隔离膜10和负极片9依次相间叠加在一起组成，本实施例如图2、3所示，电容器芯4由包裹多孔隔离膜10的正极片8和负极片9按：正/负/正/负……的顺序依次叠加而成；每片正极片8的一端的端部有空白正极集流体5，每片负极片9的一端的端部有空白负极集流体6；正极极耳1与负极极耳2位于电容器芯4的两端。所述正极片8、负极片9为2至10组，本实施例分别为3组；同组正极片8的空白正极集流体5的位置相同，同组负极片9的空白负极集流体6的位置相同；各组空白正极集流体5的位置相互错开，且位于电容器芯4的一端的端部，各组空白负极集流体6的位置相互错开且位于电容器芯4的另一端的端部，所述另一端是指与空白正极集流体5相对的一端。所述正极极耳1和负极极耳2分别与相应的空白正极集流体5和空白负极集流体6连接；正极极耳1和负极极耳2与软包装薄膜3接触部位设置有封胶，该封胶为热封胶。所述空白正极集流体5的厚度和空白负极集流体6的厚度分别小于正极极耳1和负极极耳2的厚度。所述正极极耳1的厚度是空白正极集流体5厚度的5～30倍，或5～9倍，本实施例为9倍；负极极耳2的厚度是空白负极集流体6厚度的5～30倍，或5～9倍，本实施例为9倍。所述电容器芯4两端的正极极耳1和负极极耳2分别至少有1个，可选为电容器芯4两端的正极极耳1和负极极耳2个数分别为1～5个，本实施例分别为1个。所述空白正极集流体5的宽度和空白负极集流体6的宽度分别小于正极极耳1和负极极耳2的宽度。较佳的方案所述正极极耳1和负极极耳2的宽度分别为空白正极集流体5的宽度和空白负极集流体6宽度的2～5倍，本实施例为3.5倍。

实施例2：与上述实施例不同的是，所述正极片8、负极片9为2组；所述正极极耳1的厚度是空白正极集流体5厚度的5倍；所述电容器芯4两端的正极极耳1和负极极耳2个数分别为3个。

实施例3：与上述实施例不同的是，所述正极片8、负极片9为10组；所述正极极耳1的厚度是空白正极集流体5厚度的30倍；所述电容器芯4两端的正极极耳1和负极极耳2个数分别为5个。

更具体说明如下：

参照附图3，选用厚度为15～30μm的铝箔作为空白正极集流体5和空白负极集流体6，分别在空白正极集流体5和空白负极集流体6上双面涂覆以活性炭和导电碳黑为主的电极材料。根据尺寸要求将正极片8、负极片9分切和轧制成型，并在一端留有部分铝箔作为空白集流体，正极片8除空白正极集流体5部分外用多孔隔离膜10包裹。所述正极片8的宽度为空白正极集流体5宽度的3～7倍，且空白正极集流体5位于正极片8同一端的左侧、中间和右侧；所述负极片9的宽度为空白负极集流体6宽度的3～7倍，且空白负极集流体6位于负极片同一端的左侧、中间和右侧。依次将包裹有多孔隔离膜10的正极片8和负极片9按：正/负/正/负……的顺序相间叠加在一起，空白正极集流体5和空白负极集流体6相错位于电极层叠体的两端，且任意相邻三片正极片8、或负极片9的空白正极集流体5和空白负极集流体6的位置都不相同。如图2所示，制成的电容器芯4一端为三组空白正极集流体5，另一端为三组空白负极集流体6。用超声波点焊机将各组空白正极集流体5与带有热封胶7的正极极耳1焊接在一起，将各组空白负极集流体6与带有热封胶7的负极极耳2焊接在一起。所述正极极耳1和负极极耳2的厚度为0.15～0.3mm，正极片8和负极片9的宽度分别为正极极耳1和负极极耳2宽度的1～2倍。选择铝塑复合膜作为软包装薄膜3，采用真空热压工艺或加热封装工艺将浸液后的电容器芯4封于铝塑复合膜中，制成图1所示的薄型软包装超级电容器。该超级电容器具有能量密度高(大于5Wh/Kg)、功率密度高(大于2Kw/Kg)、使用安全和便于焊接加工的特点。

本发明的保护范围不限于上述实施例。

Claims (9)

1.一种薄型软包装超级电容器，包括软包装薄膜(3)、电解液、电容器芯(4)、正极极耳(1)和负极极耳(2)；其特征在于：电容器芯(4)由正极片(8)、多孔隔离膜(10)和负极片(9)依次相间叠加在一起组成；每片正极片(8)的一端的端部有空白正极集流体(5)，每片负极片(9)的一端的端部有空白负极集流体(6)；正极极耳(1)与负极极耳(2)位于电容器芯(4)的两端。

2.如权利要求1所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：所述正极片(8)、负极片(9)为2至10组，同组正极片(8)的空白正极集流体(5)的位置相同，同组负极片(9)的空白负极集流体(6)的位置相同；各组空白正极集流体(5)的位置相互错开，且位于电容器芯(4)的一端的端部，各组空白负极集流体(6)的位置相互错开且位于电容器芯(4)的另一端的端部。

3.如权利要求1或2所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：正极极耳(1)和负极极耳(2)分别与相应的空白正极集流体(5)和空白负极集流体(6)连接；正极极耳(1)和负极极耳(2)与软包装薄膜(3)接触部位设置有封胶。

4.如权利要求1或2或3所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：正极极耳(1)的厚度是空白正极集流体(5)厚度的5～30倍，负极极耳(2)的厚度是空白负极集流体(6)厚度的5～30倍。

5.如权利要求1或2或3所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：正极极耳(1)的厚度是空白正极集流体(5)厚度的5～9倍，负极极耳(2)的厚度是空白负极集流体(6)厚度的5～9倍。

6.如权利要求1或2或3所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：电容器芯(4)两端的正极极耳(1)和负极极耳(2)分别至少有1个。

7.如权利要求6所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：电容器芯(4)两端的正极极耳(1)和负极极耳(2)个数分别为1～5个。

8.如权利要求1或2所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：空白正极集流体(5)的宽度和空白负极集流体(6)的宽度分别小于正极极耳(1)和负极极耳(2)的宽度。

9.如权利要求8所述的薄型软包装超级电容器，其特征在于：正极极耳(1)和负极极耳(2)的宽度分别为空白正极集流体(5)的宽度和空白负极集流体(6)宽度的2～5倍。

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