CN101853738A - 一种仪器仪表用超级电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仪器仪表用超级电容器，旨在提供一种结构简单、易于制造、具有高性能、高容量的仪器仪表用超级电容器。本发明包括不锈钢壳体，所述不锈钢壳体内设置有一个电容器单体或多个相互串联且分层叠加的电容器单体，所述电容器单体包括一对极性电极(3)，所述极性电极(3)之间设有电解质溶液及隔膜(4)，所述隔膜(4)上设置有至少一个通孔(41)，所述隔膜(4)的两端均设有膜电阻(5)，所述膜电阻(5)的外侧与所述极性电极(3)相接触。本发明可广泛应用于超级电容器领域。

Description

一种仪器仪表用超级电容器

技术领域

本发明涉及一种仪器仪表用超级电容器。

背景技术

超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型储能器件，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，具有可达法拉级甚至数千法拉的静电容量，因此其具有能量密度较高的特点，同时还具有充放电速度快、充放电效率高、寿命长、安全性好、环境友好等特点，很有可能发展成为一种新型、实用、高效的储能器件。

超级电容器在很多领域都有广阔的应用前景，它的用途如下：

一是用作电源：1、用作后备电源：目前超级电容应用最广的部分是电子产品领域，主要是充当CMOS掉电保护、计时器、钟表、录像机、移动电话等的后备电源。2、作替换电源：例如白昼-黑夜使用的转换。白天太阳能提供电源并对超级电容器充电，晚上则由超级电容器提供电源。典型的应用有：太阳能手表、太阳能灯、路标灯、公共汽车停车站时间表灯、汽车停放收费计灯、交通信号灯等。3、作主电源：通过一个或几个超级电容器组合释放持续几毫秒到几秒的大电流，放电之后，超级电容器再由低功率的电源充电。典型应用有仪器仪表(如水表)、玩具车、移动电话等。

二是作功率辅助设备，特别是在电动汽车上的应用，给超级电容器发展提供了广阔的空间例如在汽车启动，加速，爬坡时提供高功率，以保护蓄电池，在刹车时回收储存多余能量。

现有的超级电容器普遍存在结构复杂的技术缺陷，导致其制作工艺难度大，且制作成本较高，而且存在性能较低、容量较小的缺陷，特别是在仪器仪表上的应用，当仪器仪表在供电电池使用完毕时，则需要更换新电池，在此过程中则容易造成仪器仪表数据信息的丢失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、易于制造、具有高性能、高容量的仪器仪表用超级电容器。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括不锈钢壳体，所述不锈钢壳体内设置有一个电容器单体或多个相互串联且分层叠加的电容器单体，所述电容器单体包括一对极性电极，所述极性电极之间设有电解质溶液及隔膜，所述隔膜上设置有至少一个通孔，所述隔膜的两端均设有膜电阻，所述膜电阻的外侧与所述极性电极相接触。

所述极性电极由经酸或碱活化预处理的多孔碳材料、碳纳米管与粘接剂复合而成。

所述不锈钢壳体包括相互配合的不锈钢帽盖、不锈钢底壳，所述不锈钢帽盖与所述不锈钢底壳的配合处设置有绝缘橡胶圈。

所述膜电阻为塑料电阻片，所述膜电阻的阻值为20～500Ω，所述膜电阻的厚度为0.05～1.00mm。

所述电解质溶液有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、丁内酯中的一种或多种的混合溶剂，所述电解质溶液所用的盐有四乙基四氟硼酸季铵盐、四乙基四氟硼酸季磷盐、四乙基六氟磷酸季磷盐、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂，所述电解质溶液浓度为0.5～2mol/L。

本发明的有益效果是：本发明中，所述不锈钢壳体内设置有一个电容器单体或多个相互串联且分层叠加的电容器单体，所述电容器单体包括一对极性电极，所述极性电极之间设有电解质溶液及隔膜，所述隔膜上设置有至少一个通孔，所述隔膜的两端均设有膜电阻，所述膜电阻的外侧与所述极性电极相接触，本发明在使用时，可防止仪器仪表在供电电池使用完毕时更换新电池过程中造成数据信息的丢失，可确保仪器仪表持续正常工作，便于水表用户或水表抄表工作人员操作使用，本发明结构简单、易于制造，具有高性能、高容量的特点，可广泛应用于超级电容器领域。

本发明中，所述极性电极由经酸或碱活化预处理的多孔碳材料、碳纳米管与粘接剂复合而成，具有原料易得、成本低廉、表面积大、孔结构可控、环境友好、化学性质和电化学性质稳定等特点，并可有效提高超级电容器的能量密度。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构剖视图；

图2是本发明实施例二的结构剖视图。

具体实施方式

实施例一：

如图1所示，本发明包括不锈钢壳体，所述不锈钢壳体包括相互配合的不锈钢帽盖11、不锈钢底壳12，所述不锈钢帽盖11与所述不锈钢底壳12的配合处设置有绝缘橡胶圈2，所述不锈钢壳体内设置有一个电容器单体或多个相互串联且分层叠加的电容器单体，一般设置为一至五个，本实施例采用一个电容器单体，所述电容器单体包括一对极性电极3，所述极性电极3之间设有电解质溶液及隔膜4，所述电解质溶液为有机体系，所述隔膜4上设置有至少一个通孔41，所述隔膜4的两端均设有膜电阻5，所述膜电阻5的外侧与所述极性电极3相接触。

所述极性电极3由经酸或碱活化预处理的多孔碳材料、碳纳米管与粘接剂复合而成，所述多孔碳材料是指经过氢氧化钠浓溶液或氢氧化钾浓溶液在50～100℃活化，或经过浓硝酸或浓硫酸在50～100℃活化而成的碳质多孔材料，活化时间一般控制在0.3～2小时；所述碳纳米管可以是单管壁、多管壁、双管壁等，将经活化后的多孔碳材料和碳纳米管添加粘接剂，搅拌均匀，压制成所述极性电极3，所述粘接剂采用聚四氟乙烯(PTFE)、均聚或共聚偏氟乙烯(PVDF或PVDF-HFP)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠溶液。

所述膜电阻5为塑料电阻片，所述膜电阻5的阻值为20～500Ω，所述膜电阻5的厚度为0.05～1.00mm。

所述电解液溶剂有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、丁内酯中的一种或多种的混合溶剂，电解液所用的盐有四乙基四氟硼酸季铵盐、四乙基四氟硼酸季磷盐、四乙基六氟磷酸季磷盐、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂，所述电解液浓度为0.5～2mol/L。

本发明的具体组装方式为：在所述不锈钢底壳12上放置极性电极3，然后再放置阻值为20Ω～500Ω，厚度在0.05～1.00mm的所述膜电阻5，再放置所述设有通孔41的隔膜4，将所述通孔41对准所述膜电阻5中心位置，在所述隔膜4上再镶嵌一个阻值为20Ω～500Ω，厚度在0.05～1.00mm的膜电阻5，在所述膜电阻5上再放置另一个极性电极3，如此即完成一个电容器单体的组装，然后灌注电解质溶液，盖上所述不锈钢盖11，上述整个组装过程在真空环境下操作(水份控制在20ppm以下)，即可制成一个电容器单体的超级电容器。

实施例二：

如图2所示，本实施例与实施例一的区别是：本实施例中，所述不锈钢壳体内设置有两个相互串联且分层叠加的电容器单体，以进一步提高超级电容器的容量及性能，本实施例的超级电容器在组装时，将实施例一中所述电容器单体的组装过程再重复一遍，即可完成第二个电容器单体的组装。本实施例的其他特征与实施例一一致。

本发明可制成2.7V10F，5.5V5F，8.1V3.3F等超级电容器。本发明可广泛应用于电容器领域。

Claims (7)

1.一种仪器仪表用超级电容器，包括不锈钢壳体，其特征在于：所述不锈钢壳体内设置有一个电容器单体或多个相互串联且分层叠加的电容器单体，所述电容器单体包括一对极性电极(3)，所述极性电极(3)之间设有电解质溶液及隔膜(4)，所述隔膜(4)上设置有至少一个通孔(41)，所述隔膜(4)的两端均设有膜电阻(5)，所述膜电阻(5)的外侧与所述极性电极(3)相接触。

2.根据权利要求1所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述极性电极(3)由经酸或碱活化预处理的多孔碳材料、碳纳米管与粘接剂复合而成。

3.根据权利要求1所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述不锈钢壳体包括相互配合的不锈钢帽盖(11)、不锈钢底壳(12)，所述不锈钢帽盖(11)与所述不锈钢底壳(12)的配合处设置有绝缘橡胶圈(2)。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述膜电阻(5)为塑料电阻片。

5.根据权利要求4所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述膜电阻(5)的阻值为20～500Ω。

6.根据权利要求4所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述膜电阻(5)的厚度为0.05～1.00mm。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种仪器仪表用超级电容器，其特征在于：所述电解质溶液有碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、丁内酯中的一种或多种的混合溶剂，所述电解质溶液所用的盐有四乙基四氟硼酸季铵盐、四乙基四氟硼酸季磷盐、四乙基六氟磷酸季磷盐、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂，所述电解质溶液浓度为0.5～2mol/L。

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