CN114068193A - 一种锂电容器的结构及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电容器的结构及其生产工艺，包括箱体、上端盖、正极放电口、负极放电口、正极充电口、负极充电口、总开关、熔断器、侧护板、电芯、热均衡和热扩散装置、导热板、散热板、通风孔，箱体上方设有上端盖，箱体内部设有若干电芯，电芯与电芯之间设有热均衡和热扩散装置，散热板两侧固定安装有两片导热板，导热板紧贴电芯安装，散热板上设有若干通风孔，两侧电芯与箱体之间设有侧护板，电芯通过串联汇流排串联后连接熔断器一端。本发明通过在电芯之间设置热均衡和热扩散装置，平衡各电芯之间的工作温度，并且通过对锂电容正负极浆料以及电解液进行改进，使锂电容在夜间低温环境下能够快速达到正常放电速度。
Description
技术领域
本发明属于锂电容技术领域，特别涉及一种锂电容器的结构及其生产工艺。
背景技术
随着人们环保意识的逐渐增强，节能减排实现碳中和的目标逐渐被人们所接受，在此背景下，锂电容作为清洁能源电能的储能装置，在汽车、仓储、物流等领域作为动力源为电机提供动力，驱动设备运行，传统的锂电容在使用过程中出现以下问题：1)锂电容内部电芯在放电和充电的过程中，往往存在放热反应，会导致电芯局部温度升高，若载重、加速等情况下，要求瞬时放电速率要大以满足动力需求，温度升高迅速，容易引起局部发热导致锂电容寿命的降低，甚至发生安全事故；2)受环境温度影响，传统的锂电容内部电解液在低温环境下活性较低，需要工作一段时间后，温度上升活性升高以此满足正常放电速率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足，提供一种锂电容器的结构及其生产工艺，通过在电芯之间设置热均衡和热扩散装置，平衡各电芯之间的工作温度，并且通过对锂电容正负极浆料以及电解液进行改进，使锂电容在夜间低温环境下能够快速达到正常放电速度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种锂电容器的结构及其生产工艺，包括箱体、上端盖、正极放电口、负极放电口、正极充电口、负极充电口、总开关、熔断器、侧护板、电芯、热均衡和热扩散装置、导热板、散热板、通风孔，箱体上方设有上端盖，箱体内部设有若干电芯，电芯与电芯之间设有热均衡和热扩散装置，散热板两侧固定安装有两片导热板，导热板紧贴电芯安装，散热板上设有若干通风孔，两侧电芯与箱体之间设有侧护板，电芯通过串联汇流排串联后连接熔断器一端，熔断器另一端通过电路连接正极放电口与负极放电口，熔断器固定安装在箱体一侧，正极放电口与负极放电口设于熔断器两侧并固定安装在箱体上，电芯通过并联汇流排并联后连接通过电路连接正极充电口与负极充电口，正极充电口与负极充电口分别设于正极放电口与负极放电口下方，负极放电口一侧设有总开关，总开关固定安装在箱体上。
所述电芯包括正极接线端、负极接线端、外壳、负极片、隔膜、正极片，外壳内部若干正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片依次顺序叠放，正极片串联连接正极接线端，负极片串联连接负极接线端，正极接线端与负极接线端固定安装在外壳上，随后将混合好的电解液注入外壳内并密封安装。
一种锂电容器的生产工艺，步骤如下：
1)正负极匀浆：正极浆料成分包括导电剂5％-15％，正极粘结剂5％-10％，活性炭70％-90％；负极浆料成分包括导电剂5％-15％，负极粘结剂5％-10％，球形聚酰亚胺70％-90％；
2)涂布：将第一步所制备的正负极浆料以指定的厚度均匀将正极浆料涂覆在铝箔上，将负极浆料涂覆到铜箔上；
3)碾压分切：将涂布完成后的正极集流体与负极集流体分别进行碾压成片并分切到合适大小；
4)烘烤：将处理后的正极片与负极片进行恒温烘烤，降低内部水份含量；
5)卷绕：将烘烤除湿后的正极片，按照正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片依次顺序安装，可根据需求卷绕为圆柱形也可通过叠片式安装，所述隔膜为聚丙烯或聚乙烯微孔隔膜；
6)注入电解液并密封：将叠放好的极片放入外壳中，并在真空环境下完成注入电解液以及密封操作；
7)化成：经过组装后的电芯被给予一定的电流，使生极板在电解液中通过充电转变为荷电状态，激活正负极活性物质，清除杂质，改善其活性物质电化学活性的化学和电化学反应过程；
8)检测：组装完成的电芯，通过检测电芯外观并进行充放电测试，检测电芯是否满足设计需求。
所述导电剂为乙炔黑或科琴黑，正极粘结剂材料为聚偏二氟乙烯，负极粘结剂材料为丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠等比例混合物。
所述电解液成分包括有机溶剂、添加剂与锂盐，添加剂占有机溶剂的1％-10％，锂盐在有机溶剂中锂离子需达到1.5-2mol/L。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯或乙腈的一种或多种混合溶液。
所述添加剂包括负极成膜添加剂、高电压添加剂和铵盐添加剂一种或多种混合溶液。
所述锂盐为LiPF6、LiMn2O4、LiBF4、LiClO4、LiFePO4、LiAsF6或LiF3 SO3的一种或多种混合物。
优选的，所述隔膜尺寸大于正极片与负极片，防止正负极片直接接触。
本发明与现有技术相比较有益效果表现在：
1)通过在电芯之间添加热均衡和热扩散装置，实现电芯之间热量的传递，若其中一个电芯温度升高，则通过导热板、散热板、导热板传递到另一个电芯，并且在传递的过程中，空气在散热板上通风口流通，加速散热效果，散热板为折线结构进一步增强了散热，达到温度快速均衡以及散热的目的；
2)通过改善传统的负极材料以及电解液材料，使电解液内锂离子能够快速在正负极之间脱离与嵌入，并且活性炭与球形聚酰亚胺均能在各个方向嵌入锂离子，进一步提高了锂电容充放电性能，即使在低温环境下，也能快速满足设备所需。
附图说明
附图1是锂电容器的结构示意图；
附图2是锂电容内部结构示意图；
附图3是热均衡和热扩散装置结构示意图；
附图4是热均衡和热扩散装置内部结构示意图；
附图5是电芯内部结构示意图；
附图6是附图5中A处局部放大图；
图中：10、箱体；11、上端盖；12、正极放电口；13、负极放电口；14、正极充电口；15、负极充电口；16、总开关；17、熔断器；18、侧护板；19、电芯；20、热均衡和热扩散装置；191、正极接线端；192、负极接线端；193、外壳；194、负极片；195、隔膜；196、正极片；201、导热板；202、散热板；203、通风孔。
具体实施方式
为方便本技术领域人员的理解，下面结合附图1-6，对本发明的技术方案进一步具体说明。
一种锂电容器的结构及其生产工艺，包括箱体10、上端盖11、正极放电口12、负极放电口13、正极充电口14、负极充电口15、总开关16、熔断器17、侧护板18、电芯19、热均衡和热扩散装置20、导热板201、散热板202、通风孔203，箱体10上方设有上端盖11，箱体10内部设有若干电芯19，电芯19与电芯19之间设有热均衡和热扩散装置20，散热板202两侧固定安装有两片导热板201，导热板201紧贴电芯19安装，散热板202上设有若干通风孔203，两侧电芯19与箱体10之间设有侧护板18，电芯19通过串联汇流排串联后连接熔断器17一端，熔断器17另一端通过电路连接正极放电口12与负极放电口13，熔断器17固定安装在箱体10一侧，正极放电口12与负极放电口13设于熔断器17两侧并固定安装在箱体10上，电芯19通过并联汇流排并联后连接通过电路连接正极充电口14与负极充电口15，正极充电口14与负极充电口15分别设于正极放电口12与负极放电口13下方，负极放电口13一侧设有总开关16，总开关16固定安装在箱体10上。
所述电芯19包括正极接线端191、负极接线端192、外壳193、负极片194、隔膜195、正极片196，外壳193内部若干正极片196、隔膜195、负极片194、隔膜195、正极片196依次顺序叠放，正极片196串联连接正极接线端191，负极片194串联连接负极接线端192，正极接线端191与负极接线端192固定安装在外壳193上，随后将混合好的电解液注入外壳193内并密封安装。
一种锂电容器的生产工艺，步骤如下：
1)正负极匀浆：正极浆料成分包括导电剂5％-15％，正极粘结剂5％-10％，活性炭70％-90％；负极浆料成分包括导电剂5％-15％，负极粘结剂5％-10％，球形聚酰亚胺70％-90％；
2)涂布：将第一步所制备的正负极浆料以指定的厚度均匀将正极浆料涂覆在铝箔上，将负极浆料涂覆到铜箔上；
3)碾压分切：将涂布完成后的正极集流体与负极集流体分别进行碾压成片并分切到合适大小；
4)烘烤：将处理后的正极片196与负极片194进行恒温烘烤，降低内部水份含量；
5)卷绕：将烘烤除湿后的正负极片，按照正极片196、隔膜195、负极片194、隔膜195、正极片196依次顺序安装，可根据需求卷绕为圆柱形也可通过叠片式安装，所述隔膜195为聚丙烯或聚乙烯微孔隔膜；
6)注入电解液并密封：将叠放好的极片放入外壳193中，并在真空环境下完成注入电解液以及密封操作；
7)化成：经过组装后的电芯被给予一定的电流，使生极板在电解液中通过充电转变为荷电状态，激活正负极活性物质，清除杂质，改善其活性物质电化学活性的化学和电化学反应过程；
8)检测：组装完成的电芯19，通过检测电芯19外观并进行充放电测试，检测电芯19是否满足设计需求。
所述导电剂为乙炔黑或科琴黑，正极粘结剂材料为聚偏二氟乙烯，负极粘结剂材料为丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠等比例混合物。
所述电解液成分包括有机溶剂、添加剂与锂盐，添加剂占有机溶剂的1％-10％，锂盐在有机溶剂中锂离子需达到1.5-2mol/L。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯或乙腈的一种或多种混合溶液。
所述添加剂包括负极成膜添加剂、高电压添加剂和铵盐添加剂一种或多种混合溶液。
所述锂盐为LiPF6、LiMn2O4、LiBF4、LiClO4、LiFePO4、LiAsF6或LiF3 SO3的一种或多种混合物。
所述隔膜195尺寸大于正极片196与负极片194，防止正负极片直接接触。
以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种锂电容器的结构及其生产工艺，包括箱体、上端盖、正极放电口、负极放电口、正极充电口、负极充电口、总开关、熔断器、侧护板、电芯、热均衡和热扩散装置、导热板、散热板、通风孔，其特征在于所述箱体上方设有上端盖，箱体内部设有若干电芯，电芯与电芯之间设有热均衡和热扩散装置，散热板两侧固定安装有两片导热板，导热板紧贴电芯安装，散热板上设有若干通风孔，两侧电芯与箱体之间设有侧护板，电芯通过串联汇流排串联后连接熔断器一端，熔断器另一端通过电路连接正极放电口与负极放电口，熔断器固定安装在箱体一侧，正极放电口与负极放电口设于熔断器两侧并固定安装在箱体上，电芯通过并联汇流排并联后连接通过电路连接正极充电口与负极充电口，正极充电口与负极充电口分别设于正极放电口与负极放电口下方，负极放电口一侧设有总开关，总开关固定安装在箱体上。
2.根据权利要求1所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，其特征在于所述电芯包括正极接线端、负极接线端、外壳、负极片、隔膜、正极片，外壳内部若干正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片依次顺序叠放，正极片串联连接正极接线端，负极片串联连接负极接线端，正极接线端与负极接线端固定安装在外壳上，随后将混合好的电解液注入外壳内并密封安装。
3.根据权利要求1所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，其特征在于生产工艺步骤如下：
1)正负极匀浆：正极浆料成分包括导电剂，正极粘结剂，活性炭；负极浆料成分包括导电剂，负极粘结剂，球形聚酰亚胺；
2)涂布：将第一步所制备的正负极浆料以指定的厚度均匀将正极浆料涂覆在铝箔上，将负极浆料涂覆到铜箔上；
3)碾压分切：将涂布完成后的正极集流体与负极集流体分别进行碾压成片并分切到合适大小；
4)烘烤：将处理后的正极片与负极片进行恒温烘烤；
5)卷绕：将烘烤除湿后的正极片，按照正极片、隔膜、负极片、隔膜、正极片依次顺序安装，可根据需求卷绕为圆柱形也可通过叠片式安装，所述隔膜为聚丙烯或聚乙烯微孔隔膜；
6)注入电解液并密封：将叠放好的极片放入外壳中，并在真空环境下完成注入电解液以及密封操作；
7)化成：经过组装后的电芯被给予一定的电流，使生极板在电解液中通过充电转变为荷电状态，激活正负极活性物质；
8)检测：组装完成的电芯，通过检测电芯外观并进行充放电测试，检测电芯是否满足设计需求。
4.根据权利要求3所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述导电剂为乙炔黑或科琴黑，正极粘结剂材料为聚偏二氟乙烯，负极粘结剂材料为丁苯橡胶与羧甲基纤维素钠等比例混合物。
5.根据权利要求3所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述电解液成分包括有机溶剂、添加剂与锂盐，添加剂占有机溶剂的1％-10％，锂盐在有机溶剂中锂离子需达到1.5-2mol/L。
6.根据权利要求5所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯或乙腈的一种或多种混合溶液。
7.根据权利要求5所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述添加剂包括负极成膜添加剂、高电压添加剂和铵盐添加剂一种或多种混合溶液。
8.根据权利要求5所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述锂盐为LiPF6、LiMn2O4、LiBF4、LiClO4、LiFePO4、LiAsF6或LiF3 SO3的一种或多种混合物。
9.根据权利要求3所述的一种锂电容器的结构及其生产工艺，所述隔膜尺寸大于正极片与负极片，防止正负极片直接接触。
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