CN110428981B - 一种片状叠层全固态超级电容器及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种片状叠层全固态超级电容器及制备方法，属于电容器及其制备技术领域，一种片状叠层全固态超级电容器，包括电容器壳体，电容器壳体侧顶端开凿有盲槽，电容器壳体内侧放置有全固态超级电容器芯，全固态超级电容器芯两端均连接有电极，电容器壳体内壁和盲槽与全固态超级电容器芯之间均连接有贴变导电银浆薄层，在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及电容器及其制备技术领域，更具体地说，涉及一种片状叠层全固态超级电容器及制备方法。
背景技术
两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比。电容器的电容量的基本单位是法拉(F)。在电路图中通常用字母C表示电容元件。
超级电容器又称为双电层电容器、电化学电容器，是电化学性能介于传统电容器和电池的一种新型的电化学储能装置。它主要是通过双电层电容和氧化还原反应产生的法拉第准电容存储能量。一般说来，超级电容器的储能方式是可逆的，因此可用来解决电池记忆等问题。当前，超级电容器的应用范围非常广泛，尤其是在混合动力汽车方面。其作为混合动力汽车的电源，可以很好地满足汽车在启动、爬坡和加速时对高功率的需求，从而有效地节约能源并提高电池的使用寿命。
对于超级电容器来说，依据不同的内容可有不同的分类方法。首先，根据不同的储能机理，可将超级电容器分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类。其中，双电层电容器主要是通过纯静电电荷在电极表面进行吸附来产生存储能量。法拉第准电容器主要是通过法拉第准电容活性电极材料(如过渡金属氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应产生法拉第准电容，从而实现对能量的存储与转换。其次，根据电解液种类可分为水系超级电容器和有机系超级电容器两大类。此外，根据活性材料的类型是否相同，可分为对称超级电容器和非对称超级电容器。最后，根据电解液的状态形式，又可将超级电容器分为固体电解质超级电容器和液体电解质超级电容器两大类。
目前市场上成熟的超级电容器产品主要为碳类双电层液态电解质超级电容器。液态超级电容器由于液态电解质良好的离子导电性为现有市场上超级电容器主选，但其同时存在以下不足之处：1、工作电压低；2、易泄露；3、腐蚀性强；4、工艺精度难控制、5、个体间性能差异大且难于做成大规模组件。这些严重影响其性能、寿命和安全性。固态超级电容器由于其固态电解质工作电压高、不需考虑腐蚀性和泄漏性等安全问题，且寿命强、工艺精度易控、各体间性能一致性好，为将来做成大规模组件的动力电池提供有力条件，为目前研究热点之一。但目前固态离子电导率相比液态离子偏低，如LiTiO的电导率小于10Scm,使得固态材料的串联等效电阻偏高，制约了固态超级电容器的发展。为改善上述问题，中国专利公开号为CN106847521B公开了一种片状叠层全固态超级电容器，包括全固态超级电容器芯和壳体，壳体的顶侧设有矩形盲孔，矩形盲孔内侧壁涂覆有导电银浆，壳体的上表面也设有导电银浆，全固态超级电容器芯卡设于矩形盲孔，全固态超级电容器芯上表面设有封装层，壳体顶侧两侧的导电银浆各外接电极引线。其制备方法包括制备全固态超级电容器芯；将全固态超级电容器芯两侧的铝箔向上折压包裹侧面；涂刷导电银浆，焊接电极引线；将全固态超级电容器芯放入矩形盲孔中；向矩形盲孔加入环氧树脂形成环氧树脂封装层，固化后即得到片状叠层全固态超级电容器。
由于电容器体积较小，在其内部涂覆导电银浆较为困难，且涂覆的过程中，很难控制导电银浆涂覆的均匀度，同时容易污染电容器的外壳，另外，难以保证涂覆的导电银浆后期能够很好的与全固态超级电容器芯侧端充分接触，使得全固态超级电容器使用效率低下，使用过程中容易发生故障。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种片状叠层全固态超级电容器及制备方法，它在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种片状叠层全固态超级电容器，包括电容器壳体，所述电容器壳体侧顶端开凿有盲槽，所述电容器壳体内侧放置有全固态超级电容器芯，所述全固态超级电容器芯两端均连接有电极，所述电容器壳体内壁和盲槽与全固态超级电容器芯之间均连接有贴变导电银浆薄层，所述贴变导电银浆薄层包括导电银浆层和形变囊，所述形变囊包括外贴合层和中间射光层，所述外贴合层与中间射光层之间固定连接，且外贴合层与中间射光层之间设置有功能腔，所述功能腔中填充有功能剂，且功能剂为透明剂，所述导电银浆层涂覆于中间射光层外表面，所述中间射光层为透明层，所述盲槽侧壁开凿有注射口，所述外贴合层侧端固定连通有注射头，所述注射头位于注射口中，它在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
进一步的，所述中间射光层内部设置有射光结构，且射光结构倾斜设置，使得红外装置发出的红外光线被反射的效果更佳。
进一步的，所述中间射光层采用改性环氧树脂材料制得，所述射光结构采用片状透明金属制成，片状透明金属强度高，透光性好，可增强红外光线的反射效果，且自身不易变形，能保证其稳定挤压导电银浆层，使得导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端。
进一步的，所述透明剂为改性植物型复合胶水，且改性植物型复合胶水中的胶水比例为1：3，改性植物型复合胶水环保指数高，对环境无污染，且容易制得，生产成本低，合理的胶水比例可保证其较佳的粘合效果的同时保证对光线的穿透指数和反射指数。
进一步的，所述外贴合层和中间射光层相互靠近的表面均经过抛光处理，两者不会相互粘附，保持功能腔的内部常开状态，所述中间射光层远离外贴合层的表面经过粗糙处理，有利于导电银浆层的稳定粘附。
进一步的，所述注射头的长度大于注射口的深度，便于外部注射器的注入操作。
进一步的，还包括用于制备片状叠层全固态超级电容器的注射器，所述注射器内部装有功能剂，所述注射器内底端固定连接有红外装置。
进一步的，所述注射器为直筒型，保证在注射的功能剂的同时利用红外装置对导电银浆层进行红外处理，使得导电银浆层融化与全固态超级电容器芯侧端充分接触后再重新固化，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度。
进一步的，所述电容器壳体和电极表面涂覆有荧光层，且电极的尖端经过抛光处理，由于电容器体积较小，不方便查找，尤其是在光线不足的环境下，荧光层的设置可方便用户快速查找；经过抛光处理的电极尖端不易划伤用户。
一种片状叠层全固态超级电容器，其制备方法为：
S1、准备贴变导电银浆薄层，将融化的导电银浆涂覆于中间射光层表面，自然状态下固化备用；
S2、折放贴变导电银浆薄层，将贴变导电银浆薄层折成与电容器壳体内壁相配合的形状，将贴变导电银浆薄层上的注射头贯穿注射口；
S3、植入全固态超级电容器芯，将全固态超级电容器芯置入电容器壳体内侧，将注射器的注射端插入贴变导电银浆薄层上的注射头中向功能腔中注射功能剂，保持红外装置开启，直至注射完毕。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
(2)中间射光层内部设置有射光结构，且射光结构倾斜设置，使得红外装置发出的红外光线被反射的效果更佳。
(3)中间射光层采用改性环氧树脂材料制得，射光结构采用片状透明金属制成，片状透明金属强度高，透光性好，可增强红外光线的反射效果，且自身不易变形，能保证其稳定挤压导电银浆层，使得导电银浆层充分接触全固态超级电容器芯侧端。
(4)透明剂为改性植物型复合胶水，且改性植物型复合胶水中的胶水比例为1：3，改性植物型复合胶水环保指数高，对环境无污染，且容易制得，生产成本低，合理的胶水比例可保证其较佳的粘合效果的同时保证对光线的穿透指数和反射指数。
(5)外贴合层和中间射光层相互靠近的表面均经过抛光处理，两者不会相互粘附，保持功能腔的内部常开状态，中间射光层远离外贴合层的表面经过粗糙处理，有利于导电银浆层的稳定粘附。
(6)注射器为直筒型，保证在注射的功能剂的同时利用红外装置对导电银浆层进行红外处理，使得导电银浆层融化与全固态超级电容器芯侧端充分接触后再重新固化，提高导电银浆层与全固态超级电容器芯的贴合度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电容器壳体的结构示意图；
图3为本发明的贴变导电银浆薄层未填充功能剂状态下的结构示意图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明的贴变导电银浆薄层填充功能剂状态下的结构示意图；
图6为图5中B处的结构示意图；
图7为本发明的中间射光层的结构示意图；
图8为本发明的制备方法流程图。
图中标号说明：
1电容器壳体、2盲槽、3全固态超级电容器芯、4电极、5导电银浆层、6形变囊、61外贴合层、62中间射光层、621射光结构、7注射口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1和图2，一种片状叠层全固态超级电容器，包括电容器壳体1，电容器壳体1侧顶端开凿有盲槽2，电容器壳体1内侧放置有全固态超级电容器芯3，全固态超级电容器芯3两端均连接有电极4，电容器壳体1内壁和盲槽2与全固态超级电容器芯3之间均连接有贴变导电银浆薄层，请参阅图3和图4，贴变导电银浆薄层包括导电银浆层5和形变囊6，形变囊6包括外贴合层61和中间射光层62，外贴合层61与中间射光层62之间固定连接，且外贴合层61与中间射光层62之间设置有功能腔；
请参阅图5和图6，功能腔中填充有功能剂，且功能剂为透明剂，透明剂为改性植物型复合胶水，且改性植物型复合胶水中的胶水比例为1：3，改性植物型复合胶水环保指数高，对环境无污染，且容易制得，生产成本低，合理的胶水比例可保证其较佳的粘合效果的同时保证对光线的穿透指数和反射指数；导电银浆层5涂覆于中间射光层62外表面，中间射光层62为透明层，请参阅图7，中间射光层62内部设置有射光结构621，且射光结构621倾斜设置，使得红外装置发出的红外光线被反射的效果更佳；
盲槽2侧壁开凿有注射口7，外贴合层61侧端固定连通有注射头，注射头位于注射口7中，注射头的长度大于注射口7的深度，便于外部注射器的注入操作；本发明在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层5充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层5与全固态超级电容器芯3的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
中间射光层62采用改性环氧树脂材料制得，射光结构621采用片状透明金属制成，片状透明金属强度高，透光性好，可增强红外光线的反射效果，且自身不易变形，能保证其稳定挤压导电银浆层5，使得导电银浆层5充分接触全固态超级电容器芯侧端。
外贴合层61和中间射光层62相互靠近的表面均经过抛光处理，两者不会相互粘附，保持功能腔的内部常开状态，中间射光层62远离外贴合层61的表面经过粗糙处理，有利于导电银浆层5的稳定粘附。
还包括用于制备片状叠层全固态超级电容器的注射器，注射器内部装有功能剂，注射器内底端固定连接有红外装置。
注射器为直筒型，保证在注射的功能剂的同时利用红外装置对导电银浆层5进行红外处理，使得导电银浆层5融化与全固态超级电容器芯侧端充分接触后再重新固化，提高导电银浆层5与全固态超级电容器芯3的贴合度。
电容器壳体1和电极4表面涂覆有荧光层，且电极4的尖端经过抛光处理，由于电容器体积较小，不方便查找，尤其是在光线不足的环境下，荧光层的设置可方便用户快速查找；经过抛光处理的电极4尖端不易划伤用户。
请参阅图8，一种片状叠层全固态超级电容器，其制备方法为：
S1、准备贴变导电银浆薄层，将融化的导电银浆涂覆于中间射光层62表面，自然状态下固化备用；
S2、折放贴变导电银浆薄层，将贴变导电银浆薄层折成与电容器壳体1内壁相配合的形状，将贴变导电银浆薄层上的注射头贯穿注射口7；
S3、植入全固态超级电容器芯3，将全固态超级电容器芯3置入电容器壳体1内侧，将注射器的注射端插入贴变导电银浆薄层上的注射头中向功能腔中注射功能剂，保持红外装置开启，直至注射完毕。
实施例2：
请参阅图1和图2，一种片状叠层全固态超级电容器，包括电容器壳体1，电容器壳体1为透明金属材料，电容器壳体1侧顶端开凿有盲槽2，电容器壳体1内侧放置有全固态超级电容器芯3，全固态超级电容器芯3两端均连接有电极4，电容器壳体1内壁和盲槽2与全固态超级电容器芯3之间均连接有贴变导电银浆薄层，请参阅图3和图4，贴变导电银浆薄层包括导电银浆层5和形变囊6，形变囊6包括外贴合层61和中间射光层62，外贴合层61与中间射光层62之间固定连接，且外贴合层61与中间射光层62之间设置有功能腔；
请参阅图5和图6，功能腔中填充有功能剂，且功能剂为透明剂，透明剂为改性植物型复合胶水，且改性植物型复合胶水中的胶水比例为1：3，改性植物型复合胶水环保指数高，对环境无污染，且容易制得，生产成本低，合理的胶水比例可保证其较佳的粘合效果的同时保证对光线的穿透指数和反射指数；导电银浆层5涂覆于中间射光层62外表面，中间射光层62为透明层，请参阅图7，中间射光层62内部设置有射光结构621，且射光结构621倾斜设置，使得红外装置发出的红外光线被反射的效果更佳；
盲槽2侧壁开凿有注射口7，外贴合层61侧端固定连通有注射头，注射头位于注射口7中，注射头的长度大于注射口7的深度，便于外部注射器的注入操作；本发明在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层5充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层5与全固态超级电容器芯3的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
中间射光层62采用改性环氧树脂材料制得，射光结构621采用片状透明金属制成，片状透明金属强度高，透光性好，可增强红外光线的反射效果，且自身不易变形，能保证其稳定挤压导电银浆层5，使得导电银浆层5充分接触全固态超级电容器芯侧端。
外贴合层61和中间射光层62相互靠近的表面均经过抛光处理，两者不会相互粘附，保持功能腔的内部常开状态，中间射光层62远离外贴合层61的表面经过粗糙处理，有利于导电银浆层5的稳定粘附。
还包括用于制备片状叠层全固态超级电容器的注射器，注射器内部装有功能剂。
电容器壳体1和电极4表面涂覆有荧光层，且电极4的尖端经过抛光处理，由于电容器体积较小，不方便查找，尤其是在光线不足的环境下，荧光层的设置可方便用户快速查找；经过抛光处理的电极4尖端不易划伤用户。
请参阅图8，一种片状叠层全固态超级电容器，其制备方法为：
S1、准备贴变导电银浆薄层，将融化的导电银浆涂覆于中间射光层62表面，自然状态下固化备用；
S2、折放贴变导电银浆薄层，将贴变导电银浆薄层折成与电容器壳体1内壁相配合的形状，将贴变导电银浆薄层上的注射头贯穿注射口7；
S3、植入全固态超级电容器芯3，将全固态超级电容器芯3置入电容器壳体1内侧，将注射器的注射端插入贴变导电银浆薄层上的注射头中向功能腔中注射功能剂，保持红外装置开启，该红外装置区别于实施例1中的红外装置为：实施例2中的红外装置的红外光线照射范围更大，可在外侧全方位同时作用，实现快速贴合植入，保持红外装置开启直至注射完毕后，在电容器壳体1外表面涂覆一层遮光涂层即可。
相较于现有技术，本发明在电容器的外壳内壁上贴合有预制的贴变导电银浆薄层，单独预制贴变导电银浆薄层较为简单，且不会污染电容器壳体，安装全固态超级电容器芯时，利用贴变导电银浆薄层变形，使导电银浆层5充分接触全固态超级电容器芯侧端，提高导电银浆层5与全固态超级电容器芯3的贴合度，提升全固态超级电容器制作质量以及后期的使用效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种片状叠层全固态超级电容器，包括电容器壳体（1），其特征在于：所述电容器壳体（1）侧顶端开凿有盲槽（2），所述电容器壳体（1）内侧放置有全固态超级电容器芯（3），所述全固态超级电容器芯（3）两端均连接有电极（4），所述电容器壳体（1）内壁和盲槽（2）与全固态超级电容器芯（3）之间均连接有贴变导电银浆薄层，所述贴变导电银浆薄层包括导电银浆层（5）和形变囊（6），所述形变囊（6）包括外贴合层（61）和中间射光层（62），所述外贴合层（61）与中间射光层（62）之间固定连接，且外贴合层（61）与中间射光层（62）之间设置有功能腔，所述功能腔中填充有功能剂，且功能剂为透明剂，所述导电银浆层（5）涂覆于中间射光层（62）外表面，所述中间射光层（62）为透明层，所述盲槽（2）侧壁开凿有注射口（7），所述外贴合层（61）侧端固定连通有注射头，所述注射头位于注射口（7）中；所述透明剂为改性植物型复合胶水，且改性植物型复合胶水中的胶水比例为1：3。
2.根据权利要求1所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述中间射光层（62）内部设置有射光结构（621），且射光结构（621）倾斜设置。
3.根据权利要求2所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述中间射光层（62）采用改性环氧树脂材料制得，所述射光结构（621）采用片状透明金属制成。
4.根据权利要求1所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述外贴合层（61）和中间射光层（62）相互靠近的表面均经过抛光处理，所述中间射光层（62）远离外贴合层（61）的表面经过粗糙处理。
5.根据权利要求1所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述注射头的长度大于注射口（7）的深度。
6.根据权利要求1所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：还包括用于制备片状叠层全固态超级电容器的注射器，所述注射器内部装有功能剂，所述注射器内底端固定连接有红外装置。
7.根据权利要求6所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述注射器为直筒型。
8.根据权利要求1所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：所述电容器壳体（1）和电极（4）表面涂覆有荧光层，且电极（4）的尖端经过抛光处理。
9.根据权利要求6所述的一种片状叠层全固态超级电容器，其特征在于：其制备方法为：
S1、准备贴变导电银浆薄层，将融化的导电银浆涂覆于中间射光层（62）表面，自然状态下固化备用；
S2、折放贴变导电银浆薄层，将贴变导电银浆薄层折成与电容器壳体（1）内壁相配合的形状，将贴变导电银浆薄层上的注射头贯穿注射口（7）；
S3、植入全固态超级电容器芯（3），将全固态超级电容器芯（3）置入电容器壳体（1）内侧，将注射器的注射端插入贴变导电银浆薄层上的注射头中向功能腔中注射功能剂，保持红外装置开启，直至注射完毕。
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