CN201556685U - 超级电容电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种超级电容电池，包括外壳、电芯、电解质，其中电芯是多层紧密卷绕体，卷绕体电芯两端面均为凹凸状，其中一端的所有凸台由正极片的部分组成，并做为电芯的正极极耳，卷绕体电芯的另一端的所有凸台由负极片的部分组成，并做为电芯的负极极耳，两端所有凸台上均未涂覆正极活性材料或者负极活性材料。该超级电容电池的电极引出结构使得该超级电容电池结构简单可靠、内阻低，比功率高，可实现高功率放电，并且生产工艺简单，对设备精度要求低，生产效率高。

Description

超级电容电池
技术领域
本实用新型涉及一种超级电容电池的结构。
背景技术
超级电容器是一种介于蓄电池和普通电容器之间的电化学电容器装置，超级电容器主要依靠在电极板和电解液的界面之间所形成的双电层来储存能量，一般选用碳材料(比如多孔碳、碳纤维等)来作为超级电容的电极板。
近年来出现的一种超级电容电池，它将锂离子嵌入一脱嵌机制与电化学电容器双电层机制协调组合在一起，比如专利申请CN200710035205.3中的超级电容电池由正极片、负极片、介于正负极之间的隔膜以及非水电解液组成。其中，正极活性电极材料采用锂离子嵌入化合物和多孔炭材料的混合物以及它们的复合材料，负极活性电极材料采用多孔炭材料和石墨类材料的混合物以及它们的复合材料，而电解液主要由含有锂离子的电解质盐和非水有机溶剂组成。
如何进行电极引出是电池制造中一项重要技术。一般卷绕型锂离子电池电极引出方式中比较常见的一种是在正负极片上分别焊接一个或多个极耳。如果只焊接一个极耳，因为只有一个极耳，电流流出电池时所受内阻较高，所以这样的电池内阻高，比功率小。而超级电容电池的放电电流和放电功率一般情况下比一般锂离子电池更大，所以上述极耳结构应用到超级电容电池中，内阻高的问题会更加明显。为了克服该缺点，在电池生产中常在正负极片上分别焊接多个极耳，这样虽然能够一定程度上降低电池内阻、提高电池比功率，但是因为正负极片上的多个极耳需要整齐叠放，所以这样的多个极耳引出结构的生产工艺比较复杂，要求设备精度高，而且生产效率低。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种超级电容电池的电极引出结构，采用该结构的超级电容电池内阻低，比功率高，可实现高功率放电，并且生产工艺简单，对设备精度要求低，生产效率高，结构简单可靠。
本实用新型提供的超级电容电池，包括外壳、电芯、电解质，其中电芯是多层紧密卷绕体，该多层卷绕体电芯包括涂覆了正极活性材料的正极片层、隔膜、涂覆了负极活性材料的负极片层，卷绕体电芯两端面均为凹凸状且凸台作为电芯的极耳，卷绕体电芯的其中一端的所有凸台由正极片的部分组成，并做为电芯的正极极耳，卷绕体电芯的另一端的所有凸台由负极片的部分组成，并做为电芯的负极极耳，两端所有凸台上均未涂覆正极活性材料或者负极活性材料。
上述构成凸台的正极片的部分可以是正极片的凸片，上述构成凸台的负极片的部分可以是负极片的凸片。
做为电芯正极极耳的凸台优选包括两层以上的正极片的凸片，做为电芯负极极耳的凸台优选包括两层以上的负极片的凸片。
卷绕电芯的横截面优选为椭圆形或者圆形。
凸台数量可以为一个，且位于电芯端面中间；凸台数量也可以为两个，且分别位于电芯端面的两边；凸台数量还可以为三个以上。
超级电容电池的电解质可以为液态电解液或者固态电解质，如果使用固态电解质，那么所述的多层卷绕体电芯还包括固态电解质层。
本实用新型提供的超级电容电池的一种制造方法为，在正极片和负极片上分别涂覆正极活性材料、负极活性材料形成正极片层和负极片层，在正极片和负极片上分别留有一条未涂覆带，正极片层、隔膜、负极片层依次叠放卷绕成电芯，正极片和负极片上的未涂覆带分别在卷绕电芯的两端，将卷绕后的正极片的未涂覆带切除一部分或多部分形成一个或多个凸台作为正极极耳，将卷绕后的负极片的未涂覆带切除一部分或多部分形成凸台为负极极耳。
本实用新型提供的超级电容电池的另一种制造方法为，正极片一侧有间隔的未涂覆正极活性材料部分，所有该未涂覆部分的大小尺寸相同，负极片上一侧有间隔的未涂覆部分，所有该未涂覆部分的大小尺寸相同；调整间隔大小使将正极片、隔膜、负极片依次叠放卷绕成电芯时，所述正极片上间隔的未涂覆部分能重叠为电芯上的凸起，该突起做为正极极耳，所述负极片上间隔的未涂覆部分能重叠为电芯上的凸起，该突起作为负极极耳。
本实用新型提供的超级电容电池电芯内的正极极耳是由正极片的部分整体电连接而成，负极极耳是由负极片的部分整体电连接而成，电连接方式可以是焊接、铆接或其它连接方式，因此超级电容电池电芯与外部电连接电阻小，使得超级电容电池内阻小，比功率大，易于实现大电流充放电。
本实用新型提供的超级电容电池制作工艺简单，结构简单可靠，只需将依次叠放的正极片层、隔膜、负极片层卷绕成电芯后，根据要求将端部须切除的部分切除掉，或者将间隔的未涂覆部分整齐叠放即可形成电芯极耳，该极耳一次成型，无须焊接，因此其制作工艺简单，对生产设备要求低，生产效率高。
附图说明
图1是本实用新型的一种超级电容电池的示意图。
图2A、2B、2C是实施例1中正极片层、负极片层示意图及正极片层、隔膜、负极片层依次叠放后的示意图。
图3、图4是实施例1的正极片层、隔膜、负极片层卷绕后的示意图。
图5是实施例1的超级电容电池的电芯示意图。
图6A、6B、6C是实施例2的正极片层、负极片层示意图及正极片层、隔膜、负极片层依次叠放后的示意图。
图7是本实用新型的超级电容电池电芯的其中一种结构方式。
图8是本实用新型的超级电容电池电芯的其中一种结构方式。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示为本实用新型提供的超级电容电池1，由外壳2、电芯3、电解质组成。该超级电容电池的电芯3在极耳伸出方向的垂直面的横截面可以是椭圆形或圆形。
实施例1：
如图2A、2B、2C所示，正极片层4上有一未涂覆正极活性材料的未涂覆带5，负极片层6上有一未涂覆负极活性材料的未涂覆带7，将正极片层4、隔膜8、负极片层6依次叠放后卷绕，其中在叠放时正极片层4的未涂覆带5与负极片层6上的未涂覆带7的位置在相对的两端。
如图3、图4、图5所示，将卷绕后的正极片层4的未涂覆带5进行部分切除，形成由多层正极片的部分形成的凸台，该凸台作为电芯的正极极耳9，将卷绕后的负极片层6的未涂覆带7进行部分切除，形成由多层负极片的部分形成的凸台，该凸台作为电芯的负极极耳10。切除完成即形成电芯3。
如图1所示，将卷绕形成的电芯3包装外壳2，灌注电解液，即制备成超级电容电池1。
此外，如图7、图8所示，作为上述实施例的变形，可以将卷绕后的正极片层4的未涂覆带5的一部分或多部分切除形成多个凸台，将卷绕后的负极片层6的未涂覆带7的一部分或多部分切除形成多个凸台。
实施例2：
如图6A、6B、6C所示，正极片层41上有间隔的未涂覆部分51，负极片层61上有间隔的未涂覆部分71，将正极片层41、隔膜8、负极片层61依次叠放卷绕，其中在叠放时正极片层41的未涂覆部分51与负极片层61上的未涂覆部分71的位置在相对的两端。
如图3、图5所示，卷绕后的正极片层41的未涂覆部分51整齐叠放形成了正极极耳9，卷绕后的负极片层61的未涂覆部分71整齐叠放形成了负极极耳10。
将卷绕形成的电芯3包装外壳2，灌注电解液，同样制备出图1所示的超级电容电池1。

Claims (8)

1.一种超级电容电池，包括外壳、电芯、电解质，其中电芯是多层紧密卷绕体，该多层卷绕体电芯包括涂覆了正极活性材料的正极片层、隔膜、涂覆了负极活性材料的负极片层，其特征在于：卷绕体电芯两端面均为凹凸状，其中一端的所有凸台由正极片的部分组成，并做为电芯的正极极耳，卷绕体电芯的另一端的所有凸台由负极片的部分组成，并做为电芯的负极极耳，两端所有凸台上均未涂覆正极活性材料或者负极活性材料。
2.根据权利要求1所述的超级电容电池，其特征在于：作为电芯正极极耳的凸台由两层以上的正极片的部分组成，作为电芯负极极耳的凸台由两层以上的负极片的部分组成。
3.根据权利要求2所述的超级电容电池，其特征在于：卷绕电芯的横截面为椭圆形或者圆形。
4.根据权利要求3所述的超级电容电池，其特征在于：所述的凸台数量为一个，且位于电芯端面中间。
5.根据权利要求3所述的超级电容电池，其特征在于：所述的凸台数量为两个，且分别位于电芯端面的两边。
6.根据权利要求3所述的超级电容电池，其特征在于：所述的凸台为三个以上。
7.根据权利要求4、5或者6所述的超级电容电池，其特征在于：所述电解质为液态电解液。
8.根据权利要求4、5或者6所述的超级电容电池，其特征在于：所述的多层卷绕体电芯还包括固态电解质层。
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