CN101714467A - 一种电化学超级电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学超级电容器及其制造方法，该超级电容器的制造方法为：(1)第一极片、外隔膜、第二极片、内隔膜由外向内依次叠置，卷绕制成电极卷芯，电极卷芯的两端具有伸出的极耳；(2)将电极卷芯两端的极耳压实，压实的极耳分别与垫块固连，之后采用冷热混装方式与外壳装配；(3)在垫块上套设一绝缘垫圈，之后与端盖下部配合连接，端盖下部套设一密封圈，端盖上部套设一绝缘垫圈；(4)在垫块和端盖之间的空隙所对应的外壳部分设滚槽，滚槽内壁压紧密封圈和绝缘垫圈，之后封装制得电化学超级电容器。本发明提供的制造方法简单，适合工业生产，用该方法制造的电化学超级电容器内阻小，绝缘性能好，不易发热，适于大功率应用。

Description

一种电化学超级电容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种电化学超级电容器及其制造方法。
背景技术
电化学超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，此外它还具有免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电池特性的新型电子元件。与普通电容器和电池相比较，电化学超级电容器具有体积小、容量大、充电速度快、循环寿命长、放电功率高、工作温度宽(-40℃～85℃)、可靠性好等优点，在能源、通讯、数码、电子、医疗、卫生、网络、汽车等领域都有十分广泛的应用前景。
目前电化学超级电容器的组装工艺以叠片法为主，先叠片形成小的单体，再将单体串并联，然后封装形成一个具有大容量的单体。由于叠片法采用连续涂布法，在其后的工序中，需要根据叠片工艺对电极尺寸的要求清洗集流体表面的活性物质，得到焊接区以便引出极耳，这样就增加了工艺的复杂程度，同时由于叠片工艺操作复杂，工艺一致性差，因此大规模工业生产制造的电化学超级电容器单体一致性差，能量密度低，而且生产效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电化学超级电容器，本发明的目的还在于提供一种电化学超级电容器的制造方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种电化学超级电容器，包括电极卷芯及外壳，电极卷芯插装在外壳内，所述的电极卷芯由卷绕成卷状的带状卷材构成，该带状卷材由第一极片、外隔膜、第二极片、内隔膜由外向内依次叠置而成，所述外隔膜包括聚丙烯无纺布层和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜层，所述的内隔膜为聚丙烯多孔薄膜，所述的第一、第二极片的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳，所述第一、第二极片的极耳相对设置于卷芯的两端。
所述第一、第二极片均包括铝箔基体及涂覆于铝箔基体部分表面上的涂炭层，所述极耳为铝箔基体一侧的横向旁侧部分，所述涂炭层纵向延伸于铝箔基体另一侧的横向旁侧并与极耳相邻设置。
一种电化学超级电容器的制造方法，所述的制造方法包括以下步骤：
(1)将第一极片、外隔膜、第二极片、内隔膜由外向内依次叠置，所述第一、第二极片的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳，第一、第二极片的极耳相对设置于电极卷芯的两端，之后卷绕制成两端带有伸出极耳的电化学超级电容器电极卷芯；
(2)将电极卷芯两端伸出的极耳压实，并在压实的极耳上分别固连垫块，之后将电极卷芯及垫块冷却到-65～-55℃，插装入外壳中，插装时外壳温度保持100～120℃；
(3)在露出外壳的一个垫块上套设一绝缘垫圈，之后与端盖下部配合连接，端盖下部套设有一密封圈，端盖上部套设有一绝缘垫圈；
(4)在垫块和端盖之间的空隙所对应的外壳部分设一滚槽，滚槽内壁压紧端盖上套设的密封圈和绝缘垫圈，同时压紧垫块上套设的绝缘垫圈，之后封装，得到电化学超级电容器。
其中外隔膜由聚丙烯无纺布层和聚乙烯接枝膜层通过粘接剂复合而成，内隔膜为聚丙烯多孔薄膜。
本发明提供的电化学超级电容器的电极卷芯的内隔膜选用聚丙烯多孔薄膜，外隔膜由聚丙烯无纺布层和聚乙烯接枝膜层通过粘接剂复合而成，这样既保证了隔膜的离子通透性、液体吸附性，同时还提高了隔膜的耐腐蚀性和导电性，且具有较高的抗拉强度及较低的电阻。另外，由于极片的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳，因此在超级电容器充、放电时，强大的电流随时可以通过极片传输到极耳，电阻很小，所以不会产生较高的温升，因此在大功率、大电流状态下连续工作时，超级电容器不会产生高的发热现象，从而提高了超级电容器的安全性和稳定性，有效地延长了超级电容器的使用寿命。
本发明提供的制造方法将电极卷芯两端压实的极耳与垫块焊接或铆接，可以降低电化学超级电容器的接触电阻；电极卷芯与外壳进行装配时，采用冷热混装工艺，即电极卷芯用液氮冷却到-60℃左右，外壳则加热到100～120℃，这样可确保外壳与电极卷芯装配时定位准确；在端盖与端盖配合连接的垫块之间的空隙所对应的外壳部分设置滚槽，滚槽内壁压紧端盖上套设的密封圈和绝缘垫圈，同时压紧垫块上套设的绝缘垫圈，这样既能保证电化学超级电容器的有效密封，又保证了正负极的有效绝缘。
端盖为电化学超级电容器一极的引出端，端盖与固连在电极卷芯极耳上的垫块中的一个垫块配合连接，端盖上设有注液孔；外壳为电化学超级电容器另一极的引出端，外壳与另一固连在电极卷芯极耳上的垫块配合连接。端盖和外壳裸露出电化学超级电容器的部分可以加工成接线柱、螺纹等，以满足实际需要。
本发明提供的电化学超级电容器的制造方法简单、方便，适合大规模工业生产，用该方法制造的电化学超级电容器内阻小，绝缘性能好，安全性和稳定性高，适于大功率、大电流状态下连续工作时，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明提供的电化学超级电容器的结构示意图；
图2为本发明提供的电化学超级电容器的电极卷芯展开时的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的电化学超级电容器的结构如图1所示，包括电极卷芯10和外壳9，电极卷芯10插装在外壳9内，外壳9为电化学超级电容器的一个电极引出端。电极卷芯10展开时的结构示意图如图2所示，第一极片1、外隔膜2、第二极片3、内隔膜4由外向内依次叠置，构成待卷绕的带状卷材，卷绕成卷状后即为超级电容器的电极卷芯10。外隔膜2包括聚丙烯无纺布层和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜层，内隔膜4为聚丙烯多孔薄膜，第一极片1的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳5，第二极片3的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳6，极耳5和极耳6相对设置于卷芯的两端。第一极片1的阴影部分为涂炭层7，第二极片3的阴影部分为涂炭层8。在加工极片时，选择大小合适的铝箔，在涂炭层部分涂上炭层，未涂炭层的部分即为极耳，加工方便。
电化学超级电容器的制造方法，包括以下步骤：
(1)将第一极片1、外隔膜2、第二极片3、内隔膜4由外向内依次叠置，卷绕制成电化学超级电容器电极卷芯，电极卷芯的两端分别有伸出的极耳5和极耳6；
(2)将极耳5和极耳6压实，并在压实的极耳上分别固连垫块，之后将电极卷芯及垫块用液氮冷却到-60℃左右，插装入外壳9中，插装时外壳温度保持110℃左右；
(3)在露出外壳的一个垫块上套设一绝缘垫圈，之后与端盖下部配合连接，端盖下部套设有一密封圈，端盖上部套设有一绝缘垫圈；
(4)在垫块和端盖之间的空隙所对应的外壳部分设一滚槽，滚槽内壁压紧端盖上套设的密封圈和绝缘垫圈，同时压紧垫块上套设的绝缘垫圈，之后封装，得到电化学超级电容器。

Claims (7)

1.一种电化学超级电容器，包括电极卷芯及外壳，电极卷芯插装在外壳内，其特征在于，所述的电极卷芯由卷绕成卷状的带状卷材构成，该带状卷材由第一极片、外隔膜、第二极片、内隔膜由外向内依次叠置而成，所述外隔膜包括聚丙烯无纺布层和粘附在其表面的聚乙烯接枝膜层，所述的内隔膜为聚丙烯多孔薄膜，所述的第一、第二极片的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳，所述第一、第二极片的极耳相对设置于卷芯的两端
2.根据权利要求1所述的电化学超级电容器，其特征在于，所述第一、第二极片均包括铝箔基体及涂覆于铝箔基体部分表面上的涂炭层，所述极耳为铝箔基体一侧的横向旁侧部分，所述涂炭层纵向延伸于铝箔基体另一侧的横向旁侧并与极耳相邻设置。
3.一种权利要求1或2所述的电化学超级电容器的制造方法，其特征在于，所述的制造方法包括以下步骤：
(1)将第一极片、外隔膜、第二极片、内隔膜由外向内依次叠置，所述第一、第二极片的一横向旁侧一体设有纵向延伸的极耳，第一、第二极片的极耳相对设置于电极卷芯的两端，之后卷绕制成两端带有伸出极耳的电化学超级电容器电极卷芯；
(2)将电极卷芯两端伸出的极耳压实，并在压实的极耳上分别固连垫块，之后将电极卷芯及垫块冷却到65～55℃，插装入外壳中，插装时外壳温度保持100～120℃；
(3)在露出外壳的一个垫块上套设一绝缘垫圈，之后与端盖下部配合连接，端盖下部套设有一密封圈，端盖上部套设有一绝缘垫圈；
(4)在垫块和端盖之间的空隙所对应的外壳部分设一滚槽，滚槽内壁压紧端盖上套设的密封圈和绝缘垫圈，同时压紧垫块上套设的绝缘垫圈，之后封装，得到电化学超级电容器。
4.根据权利要求3所述的电化学超级电容器的制造方法，其特征在于，外隔膜由聚丙烯无纺布层和聚乙烯接枝膜层通过粘接剂复合而成。
5.根据权利要求3所述的电化学超级电容器的制造方法，其特征在于，内隔膜为聚丙烯多孔薄膜。
6.根据权利要求3所述的电化学超级电容器的制造方法，其特征在于，压实的极耳通过焊接或铆接与垫块固连。
7.根据权利要求3所述的电化学超级电容器的制造方法，其特征在于，所述的端盖上设有注液孔。
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