CN106910940A - 一种无隔膜的超级电容器/锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无隔膜的超级电容器/锂电池，包括：集流体、正电极、电解质和负电极，所述的正、负电极覆盖在集流体上，所述电解质位于所述正电极和负电极之间，将正、负电极隔开，采用密封材料，通过加压加热方法，使密封材料熔化并密封住电容器/锂电池两极，电解质通过集流体预留的小孔注入。这种无隔膜的超级电容器/锂电池，节省了隔膜材料和电容器/锂电池外壳，消除了隔膜对电容器/锂电池内部离子传输和稳定性等的影响，并且方法简单，易于产业化生产。由本发明方法密封的超级电容器/锂电池具有良好的性能和长期稳定性。

Description

一种无隔膜的超级电容器/锂电池
技术领域
本发明涉及电化学储能领域，具体的说是一种无隔膜的超级电容器/锂电池。
背景技术
超级电容器/锂电池作为一种新型的电化学储能装置，具有较高能量密度、高功率密度、高充放电效率、长寿命等特点，是一种新型，高效、实用的储能设备，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。一个完整的超级电容器/锂电池包括：外壳、集流体、电极、隔膜和电极质五个部分。隔膜作为超级电容器/锂电池的重要组成部分，对超级电容器/锂电池的性能有着重要影响。为了限制超级电容器/锂电池内部电子的通过，隔膜会增加超级电容器/锂电池的内部电阻，并且随着隔膜的老化，超级电容器/锂电池内部漏电流也明显增大，导致超级电容器/锂电池的循环寿命受限。
发明内容
针对上述问题，本发明设计了一种无隔膜的超级电容器/锂电池，电解质位于正电极和负电极之间，将正、负电极隔开，中间无隔膜材料，同时采用密封材料，通过加压加热方法，密封住超级电容器/锂电池两极，本发明结构简单且密封性和长期稳定性好，消除了隔膜对超级电容器/锂电池的不利影响，提高了超级电容器/锂电池的长期稳定性。
本发明采用的技术方案是：
一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，包括有上层集流体、下层集流体、正电极、负电极和电解质，所述的正、负电极分别覆盖在上、下层集流体上，所述电解质位于正电极和负电极之间，将正、负电极隔开；所述上、下层集流体的四周采用密封材料密封，上层集流体或下层集流体上预留有用于向正、负电极之间注入电解质的小孔，注入电解质后，小孔由小孔密封材料密封。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述集流体材料为导电玻璃、金属材料或高分子材料。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极材料为碳素材料、金属氧化物、聚合物或其中任两种的复合材料。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质为水系电解质、有机电解质、离子电解质、准固态电解质或凝胶电解质。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极的面积小于上、下层集流体的面积，所述上、下层集流体的两端通过加压加热方法使密封材料熔化并密封住正、负电极。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述密封材料为高分子材料、密封胶或含玻璃粉的混合胶，抗氧化、耐水、耐热、耐冷、耐紫外辐射、不与电解质发生反应，而且密封性能良好；同时正、负电极之间的距离可以通过密封材料的用量或厚度来灵活控制。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质注入方法为直接灌注或抽真空灌注。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料采用高分子薄膜、密封胶、含玻璃粉的混合胶或焊锡，并通过机械加压加热或涂覆方法来密封小孔。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料上面覆盖一层密封片。
所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述小孔的数量为一个或2个。
一种无隔膜超级电容器/锂电池的制作方法，包括以下步骤：
（1）在其中一个集流体上设有一个或两个电解质灌注小孔，或在每个集流体上各设一个电解质灌注孔；
（2）在集流体上，通过印刷、或涂布、或旋涂、或喷涂、或生长、或压片等方法分别制备一层正电极与负电极材料，电极材料的面积略小于集流体；
（3）通过烧结或干燥的方法使电极材料牢固的覆盖在集流体上，可以选择预压一下，使电极表面更平整；
（4）将准备好的密封材料放在两块集流体之间，使密封材料覆盖集流体四周无电极材料部分，通过加热加压方式使密封材料融化从而将两块集流体密封粘结在一起；
（5）通过预设的电解质注入孔将电解质注入到超级电容器/锂电池内部，并封装电解质入孔。
本发明的原理：
一个完整的超级电容器/锂电池包括：外壳、集流体、电极、隔膜和电极质五个部分。隔膜作为超级电容器/锂电池的重要组成部分，对超级电容器/锂电池的性能有着重要影响。为了限制超级电容器/锂电池内部电子的通过，隔膜会增加超级电容器/锂电池的内部电阻，并且随着隔膜的老化，超级电容器/锂电池内部漏电流也明显增大，导致超级电容器/锂电池的循环寿命受限。本发明的目的是针对上述问题，提供一种无隔膜的超级电容器/锂电池，从而解决了超级电容器/锂电池中隔膜材料带来的问题。
本发明的优点是：
本发明节省了超级电容器/锂电池的隔膜材料和外壳，消除了由隔膜和外壳带来的离子与电子的传输电阻，提高了超级电容器/锂电池的长期稳定性。
附图说明
图1 本发明中的超级电容器/锂电池结构示意图（单电解质注入小孔）。
图2 本发明中的超级电容器/锂电池结构示意图（双电解质注入小孔）。
具体实施方式
如图1所示，一种无隔膜的超级电容器/锂电池，包括有上层集流体1、下层集流体2、正电极3、负电极4和电解质5，正、负电极3、4分别覆盖在上、下层集流体1、2上，所述电解质5位于正电极3和负电极4之间，将正、负电极3、4隔开；所述上、下层集流体1、2的四周采用密封膜6密封，上层集流体1或下层集流体2上预留有用于向正、负电极3、4之间注入电解质5的小孔7，注入电解质5后，小孔7由小孔密封材料8密封，小孔密封材料8上面覆盖一层密封片9。
电解质注入小孔密封方法：
（1）方法一：（小孔密封材料8采用高分子薄膜）通过小孔7注入电解质5后，在小孔7表面依次放置高分子薄膜和密封片9，通过加压加热，当高分子薄膜完全融化时，撤去热源，待其冷却后即完成密封。
（2）方法二：（小孔密封材料8采用密封胶）在需要密封的电解质注入小孔7上直接涂覆一层密封胶，再盖上一层密封片或也可以不加密封片，待密封胶固化后，即完成密封。
（3）方法三：（小孔密封材料8采用混合胶或焊锡）在需要密封的电解质注入小孔7上直接涂覆一层混合胶或焊锡，采用加热的方法将其融化，当混和胶或焊锡完全融化时，撤去热源，待其冷却后即完成密封。
实施例1
如图1所示，一种无隔膜的超级电容器/锂电池，准备好两块覆盖正、负电极3、4的集流体1、2，正、负电极3、4面积比集流体1、2略小，首先在一块集流体1四周覆盖一层高分子薄膜，薄膜不能覆盖集流体1上的电极部分，然后在上面盖上另一块集流体2，接着对其施加一定压力和温度，使里面的高分子薄膜熔化，当高分子薄膜完全融化时，撤去热源，待其冷却后即完成集流体的密封膜6。后面采用直接灌注或真空灌注的方法，从预留的小孔7中注入电解质5，注满后，对小孔7进行密封，小孔7的数量为一个。
实施例2
如图1，一种无隔膜的超级电容器/锂电池，准备好两块覆盖正、负电极3、4的集流体1、2，正、负电极3、4面积比集流体1、2略小，首先在一块集流体1四周涂覆一层密封胶，密封胶不能覆盖集流体上的电极材料部分，然后在上面盖上另一块集流体2，接着对其施加一定压力和温度，待密封胶干燥固化后，再注入电解质，并密封注入小孔，小孔7的数量为2个。

Claims (10)

1.一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，包括有上层集流体、下层集流体、正电极、负电极和电解质，所述的正、负电极分别覆盖在上、下层集流体上，所述电解质位于正电极和负电极之间，将正、负电极隔开；所述上、下层集流体的四周采用密封材料密封，上层集流体或下层集流体上预留有用于向正、负电极之间注入电解质的小孔，注入电解质后，小孔由小孔密封材料密封。
2.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述集流体材料为导电玻璃、金属材料或高分子材料。
3.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极材料为碳素材料、金属氧化物、聚合物或其中任两种的复合材料。
4.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质为水系电解质、有机电解质、离子电解质、准固态电解质或凝胶电解质。
5.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极的面积小于上、下层集流体的面积，所述上、下层集流体的两端通过加压加热方法使密封材料熔化并密封住正、负电极。
6.根据权利要求5所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述密封材料为高分子材料、密封胶或含玻璃粉的混合胶。
7.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质注入方法为直接灌注或抽真空灌注。
8.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料采用高分子薄膜、密封胶、含玻璃粉的混合胶或焊锡，并通过机械加压加热或涂覆方法来密封小孔。
9.根据权利要求8所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料上面覆盖一层密封片。
10.根据权利要求1所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述小孔的数量为一个或2个。
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