CN102509617A

CN102509617A - 低内阻有机超级电容器

Info

Publication number: CN102509617A
Application number: CN2011103888497A
Authority: CN
Inventors: 苏迎东; 许谦; 杨丛利
Original assignee: JIANGSU FRONT NEW ENERGY CO Ltd
Current assignee: JIANGSU FRONT NEW ENERGY CO Ltd
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2011-11-30
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明提供了一种低内阻有机超级电容器，包括电芯、铝塑膜，改进之处在于该电容器具有双面输出结构，电容器的正、反面分别设有正、负极输出面，其中正极输出面与电芯最外侧的正极电极极片的非涂布面相接触，负极输出面与电芯最外侧的负极电极极片的非涂布面相接触，所述铝塑膜上有露出正、负极输出面的窗口，铝塑膜与正、负极输出面的四周相压合。本发明与现有的端子、极耳输出结构的有机超电容相比，结构简单、制作方便、节约材料，尤其是电容器内阻大幅降低，而且单体串联时组合方便，连接电阻小，使超级电容器单体及整组大电流输出性能显著提高。

Description

低内阻有机超级电容器

技术领域

本发明涉及一种超级电容器，具体是一种输出结构有重要改进的低内阻有机超级电容器。

背景技术

超级电容器又叫双电层电容器(EDLC)是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车、装甲车等战车的顺利启动（尤其是在寒冷的冬季）、作为激光武器的脉冲能源。此外还可用于其他机电设备的储能能源。

超级电容器的基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般0.5nm以下），再加之采用高比表面的活性炭作为电极材料，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。同时该过程为物理过程，无化学变化，使得其可以在瞬间放出巨大的电量，而不产生像普通电池明显的化学极化，大功率输出是超级电容器的重要特性之一。

在实际使用中，超级电容器目前多采用类似电池的正负极端子或极耳输出方式，端子或极耳焊接处以及其本身存在着零点几至几个毫欧的电阻，这些都直接增大超级电容器的内阻。这也使得超级电容器在大电流放电时不得不考虑该部分的压降与损耗，如以一只超级电容器1000A瞬间放电时，端子或极耳上的压降达几百至几千毫伏，使得超级电容器产品实际使用效果大打折扣。

由于超级电容器单体电压较低，有机型一般在2.5V～2.7V，无机型一般在1.5V左右，使用时多需要将其串联以提高电压，在单体之间串联时端子输出方式需采用连接条、螺丝紧固连接，不可避免的增加了接触电阻及连接条本身的电阻；采用极耳输出方式的单体连接时需采用超声波焊接、交流点焊等方式将两只极耳连接，不可避免的增加了焊接电阻。同时螺丝连接松动、焊接不牢都会造成连接电阻成倍增大，影响超级电容器整组的性能发挥。

发明内容

本发明的目的是针对目前的超级电容器产品输出结构存在的内阻偏大、整组连接时电阻增大较多的问题，提供一种降低输出部分电阻，提高电容器单体及整组输出性能的低内阻有机超级电容器。

本发明的技术方案是：一种低内阻有机超级电容器，包括电芯、铝塑膜，其改进之处是该电容器具有双面输出结构，电容器的正、反面分别设有正、负极输出面，其中正极输出面与电芯最外侧的正极电极极片的非涂布面相接触，负极输出面与电芯最外侧的负极电极极片的非涂布面相接触，所述铝塑膜上有露出正、负极输出面的窗口，铝塑膜与正、负极输出面的四周相压合。

进一步方案是：所述正极输出面为金属铝箔或铝薄片，厚0.02～1mm；所述负极输出面为金属铝箔、铝薄片或金属镍薄片，厚度0.02～1mm；所述铝塑膜与正、负极输出面的四周压合部位宽1～5mm，压合部位的两层之间涂有热熔性极耳胶；所述铝塑膜上的窗口为圆孔或方孔。

超级电容器单体化成后通过原注液孔对其内部抽负压，表压值为-50KPa～-100KPa，金属输出面与正负电极紧密接触，制得双面输出结构的低内阻有机超级电容器。

本发明的有益效果：

根据电阻的计算公式，电阻与该导体的面积成反比，与导体的长度成正比。普通的端子、极耳输出结构中端子的截面积很小，极耳由于厚度较薄其实际截面积更小，它们的长度一般在10～50mm由于加工需要及使用连接的方便，长度也很难有下降的空间。而本发明的平面输出结构，其导体截面积即输出面积远远超过了端子、极耳等输出结构，导体的长度实际为金属薄片的厚度，只有0.02～1mm。与端子、极耳输出结构相比，双面输出结构所产生的电阻几乎为零。

同时该双面输出结构的有机超级电容器在串联使用时非常方便，只需将单体正负相间直接叠加组合即可，无需任何连接器件。为获得更好的接触效果，可将叠加后的超级电容器组略施压固定。由于单体之间的连接依靠正负输出面的面接触，较大的接触面积保证了接触的可靠性，同时连接产生的电阻也非常小。

本发明的双面输出结构还具有结构简单制造方便、节约了端子、极耳以及成组使用所需连接条等原材料成本，超级电容器单体之间串联组合方便，产品内阻大幅降低，超级电容器单体及整组大电流输出性能明显提高。

附图说明

附图是本发明输出结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图所示，低内阻有机超级电容器的输出结构包含正极电极2、负极电极4、隔膜3、铝塑膜6等部分，正负电极2、4由铝箔集流体和涂布在集流体上的活性物质组成。超级电容器的正负极采用平面输出结构，正极输出面1、负极输出面5分别在超级电容器的上下两面，正极输出面1与超级电容器正极电极平面紧密接触，负极输出面5与超级电容器负极电极平面紧密接触。

按常规方法将活性物质浆料均匀涂布在腐蚀铝箔集流体上，烘干后裁制成相应尺寸极片作为正极电极2、负极电极4。将正极电极2、负极电极4依次叠加，中间以隔膜3将正负电极隔开，组成电芯。电芯的最外侧正负电极极片在涂布时只涂布单面，并将空白的一面朝外。将所有的正极电极2通过超声波焊接相连，再将所有的负极电极3通过超声波焊接相连。

取0.2mm厚的160mm×120mm铝薄片作为正极输出面1，1mm厚的160mm×120mm金属镍薄片作为负极输出面5，在正极输出面1、负极输出面5的四周涂布宽度为5mm热熔性极耳胶。在铝塑膜6上裁制窗口大小为150mm×110mm的方孔。将正极输出面1与铝塑膜热压融合作为超级电容器的正面，再将负极输出面2与铝塑膜热压融合作为超级电容器的反面。将复合后的正反面金属薄片部分分别与上述超级电容器电芯的正负电极对齐，叠加，四周热封后成超级电容器单体。

通过注液孔向电容器内注入电解液，化成后抽出多余电解液，并继续抽真空至表压为-50KPa～-100KPa，最后将注液孔热封，制得2.7V1000F具有双面输出结构的低内阻有机超级电容器。

将该双面输出结构的有机超级电容器与普通输出结构的2.7V1000F有机超级电容器单体，采用Arbin蓄电池测试系统和交流阻抗仪对其进行测试，双面输出结构的有机超级电容器内阻比普通输出结构的超级电容器降低0.21mΩ，容量提高35F，大电流放电性能明显提高。

本发明未提及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种低内阻有机超级电容器，包括电芯、铝塑膜，其特征是该电容器具有双面输出结构，电容器的正、反面分别设有正、负极输出面，其中正极输出面与电芯最外侧的正极电极极片的非涂布面相接触，负极输出面与电芯最外侧的负极电极极片的非涂布面相接触，所述铝塑膜上有露出正、负极输出面的窗口，铝塑膜与正、负极输出面的四周相压合。

2.按权利要求1所述的低内阻有机超级电容器，其特征是所述正极输出面为金属铝箔或铝薄片，厚0.02～1mm。

3.按权利要求1所述的低内阻有机超级电容器，其特征是所述负极输出面为金属铝箔、铝薄片或金属镍薄片，厚度0.02～1mm。

4.按权利要求1所述的低内阻有机超级电容器，其特征是所述铝塑膜与正、负极输出面的四周压合部位宽1～5mm，压合部位的两层之间涂有热熔性极耳胶。

5.按权利要求1所述的低内阻有机超级电容器，其特征是所述铝塑膜上的窗口为圆孔或方孔。