CN111370231A - 一种自愈式干式电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自愈式干式电容器，包括：壳体、自愈式干式电容器本体，所述自愈式干式电容器本体设置于所述壳体内，所述自愈式干式电容器本体包括极板，所述极板包括基板及复合奈米碳管的活化介相沥青碳材，所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材设置于所述基板表面。如此一来，本发明创作的电极透过活化介相沥青碳材复合奈米碳管，使得整体不管是在内部或外部均具有大量孔隙，不仅可以提高整体的储能能力外，也提升整体的电子传递能力，进而有助于提升所述自愈式干式电容器整体的性能。

Description

一种自愈式干式电容器

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，特别涉及一种自愈式干式电容器。

背景技术

随着电子产品不断被开发，消费者对于电子产品的除了在性能上、创新上、外型上均有要求外，逐渐地对于电子产品是否可以长时间连续使用方面也开始在意了起来。但，由于传统蓄电池在储能表现方面能略显不足，也因此，自从电容器逐渐开始发展后，其储能表现方面、输出功率方面均有优异表现，使得大家开始竞相研究，以期大幅度提升电容器的输出功率、及储能能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种自愈式干式电容器，其技术方案如下：

一种自愈式干式电容器，其特征在于，包括：

壳体、自愈式干式电容器本体，所述自愈式干式电容器本体设置于所述壳体内，所述自愈式干式电容器本体包括极板，所述极板包括基板及复合奈米碳管的活化介相沥青碳材，所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材设置于所述基板表面。

所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材之制作方式为：

(1)取氢氧化钾及碳材溶于去离子水得到第一混合溶液，将所述第一混合溶液放置于恒温震荡水槽内进行震荡混合一段时间，将所述第一混合溶液取出后进行干燥处理得到干燥物；将所述干燥物放入高温炉内并通入氮气进行活化处理得到活化物；将所述活化物加入盐酸溶液中进行酸洗得到酸洗物，将所述酸洗物以抽气过滤法进行过滤后用去离子水进行水洗直到PH值大于6，再进行干燥处理得到活化界相沥青碳材(Activatedmesophase pitch,aMP)。

(2)取所述活化界相沥青碳材及奈米碳管(Carbon nanotubes,CNTs)加入酒精内进行研磨混合得到浆料，将所述浆料进行干燥处理后得到所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、储能表现佳：

透过所述活化介相沥青碳材复合奈米碳管，使得所述极板不管是在内部或是外部均生成大量孔隙，大幅度提升整体的储能能力。

2、高效能：

透过所述活化介相沥青碳材复合奈米碳管，使得所述极板在电子传递能力方面大幅提高，也因此，所述极板成为高效能电极材料，有助于提升所述自愈式干式电容器整体的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本创作的外观示意图

图2为导电端子的实施例示意图

图3为极板的制作方法

图4为电解质的制作方法

图5为各组件的连接示意图

图6为极板的层状结构示意图

图中数字表示：

1 壳体

11 顶壁

2 自愈式干式电容器本体

21 极板

211 基板

212 复合奈米碳管的活化介相沥青碳材

3 导电端子

4 条状板体

5 放电电阻

6 温度控制器

7 断路器

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

请看图1及图6，本发明是关于一种自愈式干式电容器，其特征在于，包括：

壳体1、自愈式干式电容器本体2，所述自愈式干式电容器本体2设置于所述壳体1内，所述自愈式干式电容器本体2包括极板21，所述极板21包括基板211及复合奈米碳管的活化介相沥青碳材212，所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材212设置于所述基板211表面。此外，图6仅用于示意所述极板21的层状结构。

请看图3，所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材212之制作方式为：

(1)取氢氧化钾及碳材溶于去离子水得到第一混合溶液，将所述第一混合溶液放置于恒温震荡水槽内(较佳为恒温90℃)进行震荡混合一段时间，将所述第一混合溶液取出后进行干燥处理得到干燥物，较佳用100℃的真空烘箱连续烘烤24小时；将所述干燥物放入高温炉内并通入氮气进行活化处理得到活化物，过程中最好是每分钟升高温度20℃直到温度800℃，且活化处理的过程中需要维持800℃约一小时；将所述活化物加入盐酸溶液中进行酸洗得到酸洗物，酸洗前最好将盐酸溶液加热至80℃左右，将所述酸洗物以抽气过滤法进行过滤后用去离子水(最好温度为80℃左右)进行水洗直到PH值大于6，再进行干燥处理(以真空烘箱于100℃连续烘烤24小时左右)得到活化界相沥青碳材(Activated mesophasepitch,aMP)。

(2)取所述活化界相沥青碳材及奈米碳管(Carbon nanotubes,CNTs)加入酒精后，先以行星式球磨机进行湿式研磨及分料得到所述浆料，再将所述浆料与不锈钢珠放入研磨罐内进行转动研磨，再将所述浆料放入真空烘箱(较佳是以100℃连续烘烤24小时左右)内进行干燥处理，得到所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材。

由于所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材在储存过程中容易吸附许多物质，为了有效去除这些物质，最好再进行制作方式(3)：将所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材放入高温炉内并通入氩气后逐渐加温，直到温度达到900℃后维持一段时间后再逐渐降温。

本发明创作透过活化介相沥青碳材复合奈米碳管，使得所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材不管是在内部或是外部均生成大量孔隙，同时可提高所述极板内的电子传递能力，而使得所述极板成为高效能电极材料，有助于提升所述自愈式干式电容器整体的性能。

实施例2：

请看图4，所述自愈式干式电容器本体的电解质为胶态高分子电解质薄膜。以下介绍所述胶态高分子电解质薄膜的制作方式：

(1)取聚乙二醇(PEG)、去离子水及氮气加入双颈反应器内进行加热搅拌一段时间，温度较佳在40℃左右，再将丙烯腈(PAN)加入所述双颈反应器再进行加热搅拌一段时间，温度同样在40℃左右为佳；取硝酸铈胺溶入硝酸溶液中得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液缓缓加入所述双颈反应器，等到完全反应后得到非均相溶液，将所述非均相溶液进行抽气过滤后再分别以去离子水及丙酮反复进行清洗多次再进行干燥处理，较佳是放在真空烘箱以80℃左右进行烘干，得到PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子，此外，透过改变丙烯腈的重量，可调整所述PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子中，AN/EG之间的链段比。所述PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子的分子式为：

。

(2)取PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子、过氯酸锂及二甲基甲酰胺放入容器内，再以高温烘箱以80℃左右进行加热得到均相高分子电解质溶液，取微量(如0.1g)所述均相高分子电解质溶液放置于铝盘，再进行加热处理以蒸发所述二甲基甲酰胺得到所述胶态高分子电解质薄膜。

所述胶态高分子电解质薄膜透过三嵌段共聚物具有特别的线性结构，可有效降低阻抗中的离子移动阻力(equivalent series resistance)，及质传扩散阻力(Warburgregion)。综合来说，透过丙烯腈与乙二醇所产生的协同效应，以大幅度提升所述自愈式干式电容器的储能表现、比能量、比功率等方面的表面，举例来说在比功率10kWkg^-1的条件下，比能量可达高达21Whkg^-1，在低放电速率0.12Ag^-1的条件下，最大比能量也可高达30kWkg^-1。

实施例3：

请看图2，其实施方式为：所述壳体1表面设有数个相间隔依序排列的导电端子3，且各导电端子3分别电性连接所述自愈式干式电容器本体2，各导电端子3的底端分别依序穿设所述壳体1的顶壁11，及条状板体4，所述条状板体4与所述壳体1的顶壁11之间具有间距。

如此一来，透过相间隔的所述顶壁11及条状板体4，可令所述各导电端子3更稳固的设置于所述壳体1顶面，不易受外力影响而损毁。

实施例4：

请看图5，为确保本创作于使用时的用电安全，本创作更进一步令所述各导电端子3分别电性连接放电电阻5，各放电电阻5分别设置于所述壳体1的顶壁11外侧。

实施例5：

请看图5，同样的为确保本创作的用电安全，当温度上升至默认值时就会停止作动以避免发生意外，为此，本创作再进一步可以实施为：所述壳体1内设有温度控制器6，各导电端子3电性连接所述自愈式干式电容器本体2的路径一段部分别设有断路器7，当所述温度控制器6侦测到所述自愈式干式电容器本体2的温度超过默认温度时，则控制所述断路器7形成断路。

实施例6：

为避免本创作在使用时温度过高，所述壳体1较佳是利用金属材质所制，且外侧设有多个散热鳍片，以令本创作于使用时可保持较低的温度而不易酿成意外。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种自愈式干式电容器，其特征在于，包括：

壳体、自愈式干式电容器本体，所述自愈式干式电容器本体设置于所述壳体内，所述自愈式干式电容器本体包括极板，所述极板包括基板及复合奈米碳管的活化介相沥青碳材，所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材设置于所述基板表面；

所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材之制作方式为：

(1)取氢氧化钾及碳材溶于去离子水得到第一混合溶液，将所述第一混合溶液放置于恒温震荡水槽内进行震荡混合一段时间，将所述第一混合溶液取出后进行干燥处理得到干燥物；将所述干燥物放入高温炉内并通入氮气进行活化处理得到活化物；将所述活化物加入盐酸溶液中进行酸洗得到酸洗物，将所述酸洗物以抽气过滤法进行过滤后用去离子水进行水洗直到PH值大于6，再进行干燥处理得到活化界相沥青碳材(Activated mesophasepitch,aMP)；

(2)取所述活化界相沥青碳材及奈米碳管(Carbon nanotubes,CNTs)加入酒精内进行研磨混合得到浆料，将所述浆料进行干燥处理后得到所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材。

2.根据权利要求1所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，更增加制作方式(3)：将所述复合奈米碳管的活化介相沥青碳材放入高温炉内并通入氩气后逐渐加温，直到温度达到900℃后维持一段时间后再逐渐降温。

3.根据权利要求2所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，所述制作方式(2)中：取所述活化界相沥青碳材及奈米碳管加入酒精后，先以行星式球磨机进行湿式研磨及分料得到所述浆料，再将所述浆料与不锈钢珠放入研磨罐内进行转动研磨，再将所述浆料放入真空烘箱内进行干燥处理。

4.根据权利要求3所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，所述自愈式干式电容器本体的电解质为胶态高分子电解质薄膜，所述胶态高分子电解质薄膜的制作方式为：(1)取聚乙二醇(PEG)、去离子水及氮气加入双颈反应器内进行加热搅拌一段时间，再将丙烯腈(PAN)加入所述双颈反应器再进行加热搅拌一段时间；取硝酸铈胺溶入硝酸溶液中得到第二混合溶液；将所述第二混合溶液缓缓加入所述双颈反应器，等到完全反应后得到非均相溶液，将所述非均相溶液进行抽气过滤后再分别以去离子水及丙酮进行清洗再进行干燥处理，得到PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子；所述PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子的分子式为：

(2)取PAN-b-PEG-b-PAN三嵌段共聚物高分子、过氯酸锂及二甲基甲酰胺放入容器内，再以高温烘箱进行加热得到均相高分子电解质溶液，取微量所述均相高分子电解质溶液放置于铝盘，再进行加热处理以蒸发所述二甲基甲酰胺得到所述胶态高分子电解质薄膜。

5.根据权利要求4所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，所述壳体表面设有数个相间隔依序排列的导电端子，且各导电端子分别电性连接所述自愈式干式电容器本体，各导电端子的底端分别依序穿设所述壳体的顶壁，及条状板体，所述条状板体与所述壳体的顶壁之间具有间距。

6.根据权利要求5所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，各导电端子分别电性连接放电电阻，各放电电阻分别设置于所述壳体的顶壁外侧。

7.根据权利要求6所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，所述壳体内设有温度控制器，各导电端子电性连接所述自愈式干式电容器本体的路径一段部分别设有一断路器，当所述温度控制器侦测到所述自愈式干式电容器本体的温度超过默认温度时，则控制所述断路器形成断路。

8.根据权利要求7所述的一种自愈式干式电容器，其特征在于，所述壳体为金属材质所制，且外侧设有多个散热鳍片。

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