CN104637673B - 大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件 - Google Patents

大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件,该方法包括:金属盐或金属氧化物通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换、干燥工艺处理,得到金属氧化物气凝胶;将金属氧化物气凝胶隔氧加热并喷吹还原材料得到金属纳米颗粒;将金属纳米颗粒沉积压实在金属基板上,加热到预设温度得到预设比表面积的金属簇极板,该预设温度低于金属的熔点;切割金属簇极板得到两块电容器极板;在两块电容器极板间填充并压实绝缘材料并安装电极封装得到大容量电容器。基于该大容量电容器,结合增设的按需放电控制装置可以制得大容量的电容器电池,实现按需放电的目的。

Description

大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件
技术领域
本发明属于电子器件制造技术领域,尤其是涉及一种大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件。
背景技术
电容器是最常用的电子器件之一,随着电子技术与能源技术的进步,对高性能大容量电容器的需求日渐增多,比如已成为目前电池研究重点方向之一的大容量电容器电池,其基础就是大容量电容器。目前,已经研究的大容量电容器电池均为填充电解液的电容器电池,具有充电时间长,结构复杂,耐压低的缺点。
根据电容器电容量的计算公式:C=Q/U,其中,Q为电容器极板间所存储的电荷量(K);U为电容器两端电压(V);C是电容器的电容量(F)。而电容器的电容量决定式为:C=εS/4πkd,电容器所储存的能量为:E=1/2CU2,其中,ε是一个介电常数,S为电容器极板的正对面积,d为电容器极板的距离,k是静电力常量。对于常见的平行板电容器:C=εS/d。
由上述理论公式可知,决定电容器电容量的是极板面积和极板间的距离,即极板表面积越大,极板间距离越小,则理论上电容器的电容量越大,储能则和电压平方成正比。
因此,如何制作出具有较大比表面积和较小极板间距的电容器,是新一代电容器技术中的一个重要挑战。
发明内容
针对上述存在的问题,本发明提供一种大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件,用以实现制作出具有较大比表面积、较小极板间距的电容器,以及基于该电容器制作出按需放电的大容量电容器电池的目的。
本发明提供了一种大容量电容器的制作方法,包括:
金属盐或金属氧化物依次通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换工艺处理,得到金属氧化物凝胶;
对所述金属氧化物凝胶进行干燥处理,得到金属氧化物气凝胶;
将所述金属氧化物气凝胶置入隔绝空气的容器内,加热并喷吹还原材料,以得到还原后的金属纳米颗粒;
将所述金属纳米颗粒沉积压实在与所述金属对应的金属基板上,加热到预设温度,得到预设比表面积的金属簇极板,所述预设温度低于所述金属的熔点;
按预设尺寸切割所述金属簇极板,得到两块电容器极板;
在所述两块电容器极板间填充并压实绝缘材料,并在所述两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。
本发明提供了一种电容器电池,包括:
采用如上方法制得的电容器,以及按需放电控制装置;
所述按需放电控制装置中包括第一尖端电极、第二尖端电极、控制单元、电流计和尖端电极移动控制部件;
所述电流计分别与用电负载和所述控制单元连接,所述电流计检测所述用电负载的实时电流值,并将所述实时电流值发送给所述控制单元;
所述第一尖端电极和所述第二尖端电极分别与所述电容器上的两个电极连接;所述第一尖端电极和所述第二尖端电极安装在所述尖端电极移动控制部件上,所述尖端电极移动控制部件与所述控制单元连接;
所述控制单元用于在所述实时电流值与预设电流值的差值超过预设偏差范围时,向所述尖端电极移动控制部件发送控制指令;
所述尖端电极移动控制部件用于根据所述控制指令移动所述第一尖端电极和所述第二尖端电极,以使所述第一尖端电极和所述第二尖端电极间的间距满足所述预设偏差的要求。
本发明提供了一种电容器电池组件,包括:
至少两个如上所述的电容器电池和可变电阻调节器;每个所述电容器电池的按需放电控制装置中还包括电压计,用于检测对应电容器电池的电压;
其中,若所述电容器电池中为所述第一电容器组,则所述至少两个电容器电池串联连接;若所述电容器电池中为所述第二电容器组,则所述至少两个电容器电池并联连接;若所述电容器电池中为所述电容器,则所述至少两个电容器电池串联或并联连接;
所述至少两个电容器电池中的一个作为工作电容器电池,除所述工作电容器电池之外的其他电容器电池作为补偿电容器电池;
所述可变电阻调节器用于对所述工作电容器电池的输出电压进行分压,得到第一预设输出电压,以使向所述用电负载输送的所述第一预设输出电压满足预设工作电压;
所述工作电容器电池中的控制单元用于接收所述工作电容器电池中的所述电压计发送的所述工作电容器电池的电压,并在确定所述电压低于所述第一预设输出电压时,控制各补偿电容器电池依次为所述工作电容器电池补充电量。
本发明提供的大容量电容器的制作方法和电容器电池、电池组件,通过对金属盐或金属氧化物进行溶胶-凝胶-陈化-溶剂置换-干燥处理,将金属化合物制成纳米孔洞金属颗粒,由于该金属纳米颗粒制成的电容器极板存在大量的纳米孔洞,使得极板的比表面积大大增加,同时,绝缘材料绝缘性能好,可压紧到绝缘层很薄,使得电容器的电容量大大增加,同时,绝缘材料耐电压高,从而基于该大容量电容器可以制得大容量高电压的电容器电池。另外,由于本电容器电池是纯物理电池,因此其充电特性是瞬时快速充电的,只要将直流充电电源接通到电容器电极,即可快速完成充电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的大容量电容器的制作方法的流程图;
图2为本发明实施例提供的电容器电池的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种电容器电池的具体结构示意图;
图4为本发明实施例提供的另一种电容器电池的具体结构示意图;
图5为本发明实施例提供的又一种电容器电池的具体结构示意图;
图6为本发明实施例提供的电容器电池组件的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明实施例提供的大容量电容器的制作方法的流程图,如图1所示,该方法包括:
步骤101、金属盐或金属氧化物依次通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换工艺处理,得到金属氧化物凝胶;
本实施例中的所述金属盐,举例来说比如可以是氯化铜、硫酸铜等,氯化铜或硫酸铜在水和有机溶剂比如乙醇、正己烷或正庚烷的催化作用下,按一定比例添加聚丙烯酸混合搅拌均匀,再加入环氧丙烷搅拌均匀,静止一段时间等待凝胶。举例来说,将氯化铜在乙醇中溶解,如氯化铜在10%重量浓度乙醇溶液中,加入30%重量的去离子水中混合均匀,再加入总重15%的聚丙烯酸搅拌0.5-1小时,在搅拌均匀后,缓慢加入1,2环氧丙烷,静置数分钟至数十分钟完成溶胶-凝胶过程,得到凝胶。所述金属氧化物可以是氧化铜或氧化亚铜在酸性状态溶解后之后和有机溶剂比如乙醇、正己烷或正庚烷的催化作用下,按一定比例添加聚丙烯酸混合搅拌均匀,再加入环氧丙烷搅拌均匀,静止一段时间等待凝胶进行陈化和溶剂置换过程,具体地,所述陈化、溶剂置换过程为将凝胶放入密封容器内,室温或最高不高于50℃,陈化2天-4天,将陈化后的凝胶用乙醇(95%以上)浸泡4-6天,每天更换乙醇,最终制得金属氧化物凝胶。在上述金属盐为氯化铜或硫酸铜的举例中,制得的为氧化亚铜或氧化铜凝胶。实际上,如果是要制备其他金属的电容器电极,则制备其他不同金属的金属氧化物凝胶,包括并不限于氧化铝凝胶,氧化锌凝胶,氧化钛凝胶,氧化铁凝胶等。
步骤102、对所述金属氧化物凝胶进行干燥处理,得到金属氧化物气凝胶;
本实施例中,所述干燥处理包括梯度减压干燥或超临界干燥。以梯度减压干燥处理为例,将置换后的金属氧化物凝胶比如氧化铜凝胶放置在减压烘箱中,梯度减压干燥比如48-96小时,具体地,比如进行如下的梯度减压处理:-0.01兆帕(MP)/2小时,-0.02MP/2小时,-0.03MP/2小时,-0.04MP/2小时,-0.05MP/2小时,-0.07MP/72小时,从而得到金属氧化物气凝胶,比如得到氧化铜气凝胶。
步骤103、将所述金属氧化物气凝胶置入隔绝空气的容器内,加热并喷吹还原材料,以得到还原后的金属纳米颗粒;
其中,所述还原材料包括氢气或一氧化碳或碳粉。
比如,将氧化铜气凝胶放入隔绝空气的容器,加热如600-800℃,同时喷吹氢气或一氧化碳气,得到铜纳米颗粒。
步骤104、将所述金属纳米颗粒沉积压实在与所述金属对应的金属基板上,加热到预设温度,得到预设比表面积的金属簇极板,所述预设温度低于所述金属的熔点;
步骤105、按预设尺寸切割所述金属簇极板,得到两块电容器极板;
比如将得到的上述铜纳米颗粒沉积压实于铜基板上,加热到比如1000-1050℃,得到铜簇沉积在铜基板上即得到铜簇基板。值得说明的是,如果是其他金属纳米颗粒,比如铝,那么将铝沉积压实于铝基板上。由于金属纳米颗粒熔点低于原该物质熔点,加热温度越接近铜或鋁的熔点,铜簇或鋁簇就越大,比表面积就越小,因此,要控制加热温度低于金属熔点。在实际制作过程中,比如可以将托着纳米铜簇或鋁簇的铜基板或鋁基板压制成一定厚度比如0.3毫米厚的纳米孔薄板作为电极。
之后,根据实际所需的电容器极板尺寸,切割压制有金属簇的金属基板,得到两块电容器极板。
步骤106、在所述两块电容器极板间填充并压实绝缘材料,并在所述两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。
在两块电容器极板之间填充压制一层一定厚度的绝缘材料,比如二氧化硅气凝胶粉末或陶瓷绝缘膜作为绝缘材料,并在两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。由于二氧化硅气凝胶的介电常数约为1,接近真空,使得制得的电容器的耐压值性能大大提高。调整绝缘材料的厚度,可以达到所需设计的电压,因而可以制造出大容量耐高电压的大容量电容器。
本实施例中,通过对金属盐进行溶胶-凝胶-陈化-溶剂置换-干燥处理,将金属化合物制成纳米孔洞金属颗粒,由于该金属纳米颗粒制成的电容器极板存在大量的纳米孔洞,使得极板的比表面积大大增加,同时,绝缘材料绝缘性能好,可压紧到绝缘层很薄,使得电容器的电容量大大增加,同时,耐电压高的绝缘材料制造的高电压的电容器电池,蓄电能力高。
图2为本发明实施例提供的电容器电池的结构示意图,如图2所示,该电容器电池包括:
电容器1,以及按需放电控制装置2,其中,该电容器1可以是采用如图1所示工艺方法制得的大容量电容器。
所述按需放电控制装置2中包括第一尖端电极21、第二尖端电极22、控制单元23、电流计24和尖端电极移动控制部件25;
所述电流计24分别与用电负载和所述控制单元23连接,所述电流计24检测所述用电负载的实时电流值,并将所述实时电流值发送给所述控制单元23;
所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22分别与所述电容器上的两个电极A1和B1连接;所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22安装在所述尖端电极移动控制部件25上,所述尖端电极移动控制部件25与所述控制单元23连接;
所述控制单元23用于在所述实时电流值与预设电流值的差值超过预设偏差范围时,向所述尖端电极移动控制部件25发送控制指令;
所述尖端电极移动控制部件25用于根据所述控制指令移动所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22,以使所述第一尖端电极21和所述第二尖端电极22间的间距满足所述预设偏差的要求。
值得说明的是,本实施例中提供的电容器,如果是应用在需要瞬时放电的场合,则该电容器可以直接用作电容器电池,只需将两个电极接触,便会瞬时释放存储的电能。而如果想要实现正常电池放电的功能,则本实施例中,通过增设按需放电控制装置2来实现电容器电池按需平稳输出电能的目的。
可选的,在本实施例提供的所述电容器电池中,既可以包括单个电容器1,也可以包含多个电容器1,即电容器的数量为1个或N个,N为大于或等于2的整数。在电容器1的数量为多个时,可以制备出更高电压或更大电流的电池。当该电容器电池中仅包含一个电容器1时,其具体结构如图3所示。
实际上,当电容器电池中包含N个电容器1时,该N个电容器1的连接方式可以是串联的,也可以是并联的。
对于串联的情况:该N个电容器1串联构成第一电容器组3,如图4所示,此时,所述第一尖端电极21与所述第一电容器组3的第一电极A2连接,所述第二尖端电极22和所述第一电容器组3的第二电极B2连接;其中,所述第一电极A2和所述第二电极B2为所述N个串联电容器1中位于两端的两个电容器的两个互异电极。举例来说,比如A2对应于位于第一电容器组3的一端的电容器的电极A1,B2对应于位于第一电容器组3的另一端的电容器的电极B1。
对于并联的情况:所述N个电容器并联构成第二电容器组4,如图5所示,此时,所述第一尖端电极21与所述第二电容器组4的第一电极公共端A3连接,所述第二尖端电极22和所述第二电容器组4的第二电极公共端B3连接;其中,所述第一电极公共端A3和所述第二电极公共端B3分别为所述N个并联电容器的互异电极公共端。举例来说,比如A3对应于第二电容器组4中的所有电容器的电极A1,B3对应于第二电容器组4中的所有电容器的电极B1。
综上,本实施例提供的电容器电池中既可以包含单个电容器1,也可以包含N个串联的电容器1,还可以包含N个并联的电容器1。当其包含N个串联的电容器1时,能够输出更高的电压;当其包含N个并联的电容器1时,能够输出更高的电流。从而可以根据实际需要,进行合理的电池结构选择。
以下将详细介绍按需放电控制装置2的工作过程:
首先介绍尖端放电原理,基于尖端放电原理,当正负两个尖端电极距离近时放电量大,电流就大;反之,当正负两个尖端电极距离远时放电量小,电流就小;远到一定距离会停止放电。
该电容器电池在实际使用时,通过电流计24实时监测用电负载的电流值,并将该实时电流值发送给控制单元23,由控制单元23通过预设控制程序来向尖端电极移动控制部件25发送相应的控制指令,通过该尖端电极移动控制部件25来控制第一尖端电极21和第二尖端电极22的前进和后退,从而控制两者间距离远近,达到控制输入到用电负载的电流大小的目的。
举例来说:假设预设电流值为D,允许偏差+/-10%。使用该电容器电池时,假设电流计24在检测到用电负载的实时电流在0.95D到1.05D之间时,控制单元23不向尖端电极移动控制部件25发控制指令,保持两个尖端电极间的当前距离;电流计24在检测到实时电流大于1.05D时,控制单元23向尖端电极移动控制部件25发第一控制指令,尖端电极移动控制部件25控制安装在其上的第一尖端电极21和第二尖端电极22相背而行,使两个尖端电极距离远离即间距增大;电流计24在检测电流小于0.95D时,控制单元23向尖端电极移动控制部件25发第二控制指令,尖端电极移动控制部件25控制安装在其上的第一尖端电极21和第二尖端电极22相向而行,使两个尖端电极距离接近即间距减小。
另外,控制单元23在接收到电流计24发送的用电负载的实时电流后,还可以计算电流的瞬时变化△i,当电流瞬时增大,且△i在比如0.01秒的非常短时间内变化大于比如0.5D时,控制单元23根据控制程序可以将预设电流值提高,比如提高为1.9D到2.1D。这是因为考虑到启动电流需要较大,并且启动时△i很大的情况。
本实施例中,尖端电极移动控制部件25可以是:伺服阀开关臂;或者,尖端电极移动控制部件25也可以是伺服电机和伺服电机轨道,伺服电机根据控制单元23的控制,沿伺服电机轨道移动,以控制两个尖端电极的移动。实际上,伺服电机的数量可以是一个,也可以是两个,在为一个的情况下,可以固定第一尖端电极21和第二尖端电极22中的一个,另一个安装在该伺服电机上,通过伺服电机的移动而控制该尖端电极的移动。在两个的情况下,每个伺服电机上安装有一个尖端电极。以下以两个伺服电机为例:
具体地,控制单元23向两个伺服电机发送上述第一控制指令时,两个伺服电机相背而行,使第一尖端电极21和第二尖端电极22距离远离;控制单元23向两个伺服电机发送上述第二控制指令时,两个伺服电机相向而行,使第一尖端电极21和第二尖端电极22距离接近。
另外,在实际应用中,考虑伺服电机的运动惯性和允许偏差如上述的+/-10%,假设检测到伺服电机惯性对电流影响为0.01D,两个伺服电机相向而行时,当电流计24检测到电流为0.99D时,控制单元23控制伺服电机停止运动;两个伺服电机相背而行时,当电流计24检测到电流为1.01D时,控制单元23控制伺服电机停止运动,从而使通过用电负载的电流保持在0.9D到1.1D之间,达到按需放电的目的。
本实施例中,由电容器和按需放电控制装置组成的电容器电池中,由于该电容器具有较大比表面积和较薄的极板间距,使得单个电容器能够存储较大电量,而通过多个电容器并联或串联,可以使得该电容器电池能够提供更高的电压或更大的电流;并且,通过该按需放电控制装置,可以控制该电容器电池按照实际需要进行放电,实现按需放电的目的。
图6为本发明实施例提供的电容器电池组件的结构示意图,如图6所示,该电容器电池组件包括:
至少两个如图2、图3、图4或图5所述的电容器电池和可变电阻调节器5;每个所述电容器电池的按需放电控制装置中还包括电压计,用于检测对应电容器电池的电压。
如图6所示,图6中仅示意出由多个包含有单个电容器1的电容器电池串联构成的电容器电池组件。
实际上,该包含有单个电容器1的至少两个电容器电池还可以并联连接,构成电容器电池组件。
另外,若该电容器电池中包含的是上述第一电容器组3,则该电容器电池组件由至少两个包含有该第一电容器组3的电容器电池串联连接组成;若该电容器电池中包含的是上述第二电容器组4,则该电容器电池组件由至少两个包含有该第二电容器组4的电容器电池并联连接组成。
也就是说,本实施例中的电容器电池组件可以具有如下三种构成形式:该电容器电池组件由串联或并联的M个第一类电容器电池组成,其中,每个第一类电容器电池中仅包括一个电容器1和一个按需放电控制装置2;或者,该电容器电池组件由串联的M个第二类电容器电池组成,其中,每个第二类电容器电池中包括一个第一电容器组3和一个按需放电控制装置2;或者,该电容器电池组件由串联的M个第三类电容器电池组成,其中,每个第三类电容器电池中包括一个第二电容器组4和一个按需放电控制装置2。
本实施例中,组成电容器电池组件的至少两个电容器电池中,一个作为工作电容器电池,这至少两个电容器电池中除该工作电容器电池之外的其他电容器电池作为补偿电容器电池。
该电容器电池组件使用时,可变电阻调节器5对工作电容器电池的输出电压进行分压,得到第一预设输出电压比如30V,以使向用电负载输送的第一预设输出电压满足预设工作电压,同样为30V。
工作电容器电池中的控制单元在接收到工作电容器电池中的电压计发送的该工作电容器电池的电压后,当确定该电压低于所述第一预设输出电压时,控制各补偿电容器电池依次为该工作电容器电池补充电量。
具体来说,由于电容器电池放电时,其电压是随放电降低的,例如起始电压如果是60V,完全放电后电压就变为0V,因此为保持用电负载正常工作,本实施例中采用电池组补偿方式进行电量补偿处理。首先,设定预设工作电压,即满足用电负载正常工作时所需的电压,比如设定电容器电池充电电压为60V,预设工作电压为30V。在电容器电池组件与用电负载之间设置上述可变电阻调节器5,通过可变电阻调节,将工作电容器电池的输出电压分压得到第一预设输出电压,即满足预设工作电压的第一预设输出电压,亦即为30V的输出电压。该工作电容器电池随着放电过程的进行,自身电压逐渐降到30V或低于30V,此时,工作电容器电池的按需放电控制装置中的电压计检测到该电压降低至30V的情况,使得该工作电容器电池中的控制单元向相邻的补偿电容器电池中的控制单元发送控制指令,以使该相邻补偿电容器电池对该工作电容器电池进行电量补偿充电。当相邻的补偿电容器电池的电压也降低到30V时,该相邻补偿电容器电池控制其相邻的下一个补偿电容器电池通过自身向该工作电容器电池补偿电量,依次类推,维持工作电容器电池的输出电压满足第一预设输出电压的要求。
进一步地,工作电容器电池中的控制单元还用于接收各补偿电容器电池中的控制单元分别发送的各补偿电容器电池的电压,并在各补偿电容器电池的电压都低于所述第一预设输出电压时,控制外接充电电源对工作电容器电池和各补偿电容器电池进行充电。
具体地,当该电容器电池组件中的所有电容器电池的电压都降低至或低于该第一预设输出电压即30V时,一种可选的方式是,工作电容器电池的控制单元比如可以发出充电提示,以通过外接直流充电电源对该电容器电池组件中的各个电容器电池进行充电。
进一步可选地,该电容器电池组件中还包括升压器件6;该升压器件6一端与可变电阻调节器5连接,另一端与用电负载连接,该升压器件6比如可以是升压电路。
此时,工作电容器电池中的控制单元还用于接收各补偿电容器电池中的控制单元分别发送的各补偿电容器电池的电压,并在各补偿电容器电池的电压都低于第一预设输出电压时,控制可变电阻调节器对该工作电容器电池的输出电压进行分压,得到第二预设输出电压,该第二预设输出电压低于所述第一预设输出电压;该升压器件6用于对该第二预设输出电压进行升压处理,得到所述第一预设输出电压。
在另一种可选的方式中,当该电容器电池组件中的所有电容器电池的电压都降低至或低于该第一预设输出电压即30V时,可以通过调低预设输出电压的方式使得该电容器电池组件可以输出低于该第一预设输出电压的电压,进而通过升压处理得到满足用电负载正常工作时需满足预设工作电压的第一预设输出电压。举例来说,当该电容器电池组件中的所有电容器电池的电压都降低至或低于该第一预设输出电压即30V时,工作电容器电池中的控制单元可以通过控制可变电阻调节器5来调节电阻分压工作电容器电池的输出电压,得到低于第一预设输出电压30V的第二预设输出电压如为10V,从而,该第二预设输出电压10V经过升压器件6将电压升高到第一预设输出电压30V,继续给用电负载供电。随着负载供电过程的进行,工作电容器电池的电压可能会低于该第二预设输出电压10V,此时,可以仍旧进行上述的补偿充电过程,不再赘述,直到该电容器电池组件中的所有电容器电池的电压都降低至或低于该第二预设输出电压即10V时,通过外接电源对该电容器电池组件中的所有电容器电池充电。
本实施例中,通过构建由多个电容器电池组成的电容器电池组件,由其中的一个工作电容器电池对用电负载进行供电,其他的补偿电容器电池用于对该工作电容器电池进行电量补偿,可以有效延长该电容器电池组件的工作时间。
本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成,前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,执行包括上述方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种大容量电容器的制作方法,其特征在于,包括:
金属盐或金属氧化物依次通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换工艺处理,得到金属氧化物凝胶;
对所述金属氧化物凝胶进行干燥处理,得到金属氧化物气凝胶;
将所述金属氧化物气凝胶置入隔绝空气的容器内,加热并喷吹还原材料,以得到还原后的金属纳米颗粒;
将所述金属纳米颗粒沉积压实在与所述金属对应的金属基板上,加热到预设温度,得到预设比表面积的金属簇极板,所述预设温度低于所述金属的熔点;其中,所述金属纳米颗粒与所述金属基板具有相同的材质;
按预设尺寸切割所述金属簇极板,得到两块电容器极板;
在所述两块电容器极板间填充并压实绝缘材料,并在所述两块电容器极板上分别安装电极,封装得到大容量电容器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述干燥处理包括梯度减压干燥或超临界干燥。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述还原材料包括氢气或一氧化碳或碳粉。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述绝缘材料包括二氧化硅气凝胶粉末或陶瓷绝缘膜。
5.一种电容器电池,其特征在于,包括:
采用权利要求1至4中任一项方法制得的电容器,以及按需放电控制装置;
所述按需放电控制装置中包括第一尖端电极、第二尖端电极、控制单元、电流计和尖端电极移动控制部件;
所述电流计分别与用电负载和所述控制单元连接,所述电流计检测所述用电负载的实时电流值,并将所述实时电流值发送给所述控制单元;
所述第一尖端电极和所述第二尖端电极分别与所述电容器上的两个电极连接;所述第一尖端电极和所述第二尖端电极安装在所述尖端电极移动控制部件上,所述尖端电极移动控制部件与所述控制单元连接;
所述控制单元用于在所述实时电流值与预设电流值的差值超过预设偏差范围时,向所述尖端电极移动控制部件发送控制指令;
所述尖端电极移动控制部件用于根据所述控制指令移动所述第一尖端电极和所述第二尖端电极,以使所述第一尖端电极和所述第二尖端电极间的间距满足所述预设偏差的要求。
6.根据权利要求5所述的电容器电池,其特征在于,所述电容器的数量为1个或N个,所述N为大于或等于2的整数;
所述电容器的数量为N个时,所述N个电容器串联构成第一电容器组;所述第一尖端电极与所述第一电容器组的第一电极连接,所述第二尖端电极和所述第一电容器组的第二电极连接;其中,所述第一电极和所述第二电极为所述N个串联电容器中位于两端的两个电容器的两个互异电极;
或者,所述电容器的数量为N个时,所述N个电容器并联构成第二电容器组,所述第一尖端电极与所述第二电容器组的第一电极公共端连接,所述第二尖端电极和所述第二电容器组的第二电极公共端连接;其中,所述第一电极公共端和所述第二电极公共端分别为所述N个并联电容器的互异电极公共端。
7.根据权利要求6所述的电容器电池,其特征在于,所述尖端电极移动控制部件包括:伺服电机和伺服电机轨道,所述伺服电机沿所述伺服电机轨道移动;
或者,所述尖端电极移动控制部件包括:伺服阀开关臂。
8.一种电容器电池组件,其特征在于,包括:
至少两个如权利要求6或7所述的电容器电池和可变电阻调节器;每个所述电容器电池的按需放电控制装置中还包括电压计,用于检测对应电容器电池的电压;
其中,若所述电容器电池中为所述第一电容器组,则所述至少两个电容器电池串联连接;若所述电容器电池中为所述第二电容器组,则所述至少两个电容器电池并联连接;若所述电容器电池中为所述电容器,则所述至少两个电容器电池串联或并联连接;
所述至少两个电容器电池中的一个作为工作电容器电池,除所述工作电容器电池之外的其他电容器电池作为补偿电容器电池;
所述可变电阻调节器用于对所述工作电容器电池的输出电压进行分压,得到第一预设输出电压,以使向所述用电负载输送的所述第一预设输出电压满足预设工作电压;
所述工作电容器电池中的控制单元用于接收所述工作电容器电池中的所述电压计发送的所述工作电容器电池的电压,并在确定所述电压低于所述第一预设输出电压时,控制各补偿电容器电池依次为所述工作电容器电池补充电量。
9.根据权利要求8所述的电容器电池组件,其特征在于:
所述工作电容器电池中的控制单元还用于接收所述各补偿电容器电池中的控制单元分别发送的各补偿电容器电池的电压,并在所述各补偿电容器电池的电压都低于所述第一预设输出电压时,控制外接充电电源对所述工作电容器电池和所述各补偿电容器电池进行充电。
10.根据权利要求8所述的电容器电池组件,其特征在于,还包括升压器件;所述升压器件一端与所述可变电阻调节器连接,另一端与所述用电负载连接;
所述工作电容器电池中的控制单元还用于接收所述各补偿电容器电池中的控制单元分别发送的各补偿电容器电池的电压,并在所述各补偿电容器电池的电压都低于所述第一预设输出电压时,控制所述可变电阻调节器对所述工作电容器电池的输出电压进行分压,得到第二预设输出电压,所述第二预设输出电压低于所述第一预设输出电压;
所述升压器件用于对所述第二预设输出电压进行升压处理,得到所述第一预设输出电压。
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