CN201749788U - 一种车用双电层电容器 - Google Patents

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Abstract

一种车用双电层电容器,涉及一种电容器。它包括壳体、正、负电极、电解液、极柱和集流体,在壳体内装有整齐排列的正、负电极,每两个正、负电极间装有隔膜;正、负电极和隔膜叠加成若干层,组装成电容器芯子,其浸泡在电解液中构成电容器单体;分别将正、负极的引出端焊接在一起,并焊接在正、负极柱上;壳体上设有防爆安全阀以及注液孔;正、负电极由集流体、导电涂层以及活性炭电极构成,集流体上涂覆有导电涂层,导电涂层上面涂覆活性炭电极;正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。本实用新型结构紧凑,容量大、内阻小、漏电流小,功率大,使用寿命长,是一种较先进的双电层电容器。

Description

一种车用双电层电容器 
技术领域
本实用新型涉及一种电容器,尤其是涉及一种车用双电层电容器。 
背景技术
双电层电容器是一种比较先进的储能装置,具有比普通电容器高10倍以上的能量密度,同时具有比普通蓄电池高10倍的功率密度,在很多应用方面,尤其在混合动力汽车领域,是对电池的一个重要补充。双电层电容器可以承受大电流充、放电,故具有充电速度快、瞬时输出功率大的特点,可满足汽车启动、爬坡、加速等的需要;同时由于充放电过程是正负电荷在极板上的吸附、脱附过程,不发生化学反应,故不消耗电极材料和电解液,所以其循环寿命长,理论上可无限次循环,实际应用中可超过106次。双电层电容器相对于传统的电池,主要优势之一为具有较高的比功率,可以瞬间输出大功率,以满足功率补偿的要求。现有的双电层电容器,由于制作工艺和结构的束缚,往往内阻偏大,自放电较大,这就降低了输出功率,电压保持率低,从而影响了实际应用。目前,市面上的双电层电容器集流体为铝箔,将活性炭材料直接涂覆在铝箔的表面制成电极,但铝表面极易形成一层氧化铝薄膜,这层薄膜导电性差,这就大大增加了集流体与活性炭电极间的接触电阻,严重影响了双电层电容器的功率特性,且大电流工作时极片会放出大量的热,降低了使用安全性和使用寿命。 
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处,提供一种结构紧凑、设计合理,阻抗低、成本低、电压保持特性好、安全性高、循环寿命长的双电层电容器。 
为了达到上述目的,本实用新型采用以下技术方案:包括壳体、正、负电极、电解液、极柱和集流体,其特征在于:在壳体内装有整齐排列的正、负电极,每两个正、负电极间装有隔膜;正、负电极和隔膜叠加成若干层,组装成电容器芯子;整个电容器芯子浸泡在电解液中构成电容器单体;分别将正、负极的引出端焊接在一起,并用激光焊接在正、负极柱上;壳体上设有防爆安全阀以及注液孔;其中,所述正、负电极均由集流体、导电涂层以及活性炭电极构成,集流体上涂覆有导电涂层,导电涂层上面涂覆活性炭电极;所述正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。所述的集流体采用腐蚀铝箔,导电涂层采用导电石墨;所述的正、负电极的集流体分别焊接在一起,并分别连接外接正负极柱;所述的电容器正、负极柱采用金属铝极柱;所述的壳体采用方形的金属铝壳;所述车用双电层电容器比功率达到5kW/kg以上,比能量达到6Wh/kg以上,循环寿命在106次以上。 
本实用新型采用单一叠片的组装方式,操作简单,极片集流体采用铬酸洗液处理过的腐蚀 铝箔,并在其上涂布一次导电石墨涂层,石墨涂层上涂覆活性炭电极,与传统的双电层电容器相比具有更低的直流内阻和更大的功率密度,且电压保持特性更好。 
附图说明
图1是本实用新型结构示意图; 
图2是图1中电极2的结构示意图。 
其中1、壳体;2、正、负电极;3、隔膜;4、正、负极柱;5、防爆安全阀;6、注液孔;7、集流体;8、导电涂层;9、活性炭电极。 
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。 
如附图1-2所示,一种车用双电层电容器,包括壳体、集流体、导电涂层、活性炭电极、正负极柱,其特征在于:在壳体(1)内装有整齐排列的正、负电极(2),正、负电极(2)分别焊接在正、负极极柱(4)上,正、负电极均由集流体(7)、导电涂层(8)以及活性炭电极(9)构成,集流体(7)上涂覆有导电涂层(8),导电涂层(8)上面涂覆活性炭电极(9),在每两个正、负电极(2)之间装有隔膜(3),正负极集流体分别焊接在一起,并分别连接外接正、负极柱(4),壳体(1)上设有防爆安全阀(5)以及注液孔(6)。 
本实用新型采用叠片式,由若干活性炭电极(9)和集流体(7)、导电涂层(8)组成的电极层叠而成,正、负电极(2)间用隔膜(3)隔开;正、负极采用相同的电极。 
其中电容器正、负极柱(4)采用金属铝极柱,可耐受大电流充放电;电容器壳体(1),采用方形的金属铝壳;隔膜(3)将正、负极隔开并吸附一定电解液;铝箔集流体(7)、涂覆在集流体(7)上的导电层(8)和导电层(8)上面涂覆活性炭制成的正、负活性炭电极(9)。正、负电极(2)、隔膜(3)叠加若干层组装成电容器芯子,整个芯子浸泡在电解液中。充电时,正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子,与正、负活性炭电极(9)上聚集的电荷形成“双电层”,从而正、负极间形成电位差,完成对电能的存储;放电时吸附的电荷脱附返回到电解液中,正、负极间电位差逐渐减小,完成电能的释放。 
本实用新型制成的软包装双电层电容器,由于在处理后的铝箔上面涂覆一层导电石墨,有效地降低了集流体(7)与活性炭电极(9)间的接触电阻,这对提高单体的功率特性和安全性能有重要意义。经测试,本实用新型比功率达到5kW/kg以上,比能量达到6Wh/kg以上,并且工艺简单、成本较低,是一种较为先进的双电层电容器。 
本实用新型将裁剪成型的极片按照正极/隔膜/负极的顺序叠放整齐,反复折叠成电容器芯子,分别将正、负极的引出端焊接在一起,并用激光焊接的方法焊接在正、负极柱上。将组装成型的电容器芯子装配到壳体中,并封装。采用真空注液并用高纯氮气保护的方式用注液机 向壳体内注液,注液后将注液口封住,经化成、分选得到电容器单体。 
其中活性炭制成的正、负活性炭电极(9),涂覆在经处理后的铝箔(7)上,铝箔经铬酸洗液腐蚀处理后上面涂覆一层导电石墨(8),隔膜(3)将正、负极隔开,将芯子焊接在正负极极柱(4)上,再装入壳体(1)中密封。整个芯子浸泡在电解液中,该电解液可以是TEATFB-ACN和TEATFB-PC中的一种,封装成完整的电容器单体。本实施例制成的高功率双电层电容器,比功率达到5kW/kg以上,比能量达到6Wh/kg以上,循环寿命在106次以上。并且工艺简单、成本较低,是一种较为先进的双电层电容器。 
以上实施例仅供说明本实用新型之用,而非对本实用新型的限制,本技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型的精神及范围的情况下,做出各种等同变换或变化的技术方案属于本实用新型的保护范畴,由各项权利要求限定。 

Claims (5)

1.一种车用双电层电容器,包括壳体、正、负电极、电解液、极柱和集流体,其特征在于:在壳体内装有整齐排列的正、负电极,每两个正、负电极间装有隔膜;正、负电极和隔膜叠加成若干层,组装成电容器芯子;整个电容器芯子浸泡在电解液中构成电容器单体;分别将正、负极的引出端焊接在一起,并用激光焊接在正、负极柱上;壳体上设有防爆安全阀以及注液孔;其中,所述正、负电极均由集流体、导电涂层以及活性炭电极构成,集流体上涂覆有导电涂层,导电涂层上面涂覆活性炭电极;所述正、负极表面的活性炭吸附电解液中的正、负离子与正、负活性炭电极上聚集的电荷形成双电层。
2.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器,其特征在于:所述的集流体采用腐蚀铝箔,导电涂层采用导电石墨。
3.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器,其特征在于:所述的正、负电极的集流体分别焊接在一起,并分别连接外接正负极柱。
4.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器,其特征在于:所述的电容器正、负极柱采用金属铝极柱;所述的壳体采用方形的金属铝壳。
5.根据权利要求1所述的一种车用双电层电容器,其特征在于:所述的车用双电层电容器比功率达到5kW/kg以上,比能量达到6Wh/kg以上,循环寿命在106次以上。 
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CN109334471A (zh) * 2018-09-18 2019-02-15 宁波中车新能源科技有限公司 一种有轨电车的混合供电系统

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