CN211455545U - 电容极片 - Google Patents
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Abstract
一种电容极片,涉及超级电容技术领域,特别是属于一种耐压且能量密度大的电容极片。导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片,其中,导电基材为腐蚀铝箔,用于承载活性物质的基体;活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成;石墨烯绝缘层由白石墨烯、PI胶(聚酰亚胺胶)、粘接剂及N‑甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。在电容极片敷料的表面涂敷由白石墨烯、PI胶(聚酰亚胺胶)、及粘接剂混合的绝缘层,在同等耐压电压下可以取代纤维素隔膜纸,或采用较薄的隔膜纸,在同等尺寸的外壳下可放置更多的活性物质,从而达到提升层超级电容电压及能量密度的积极效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及超级电容技术领域,特别是属于一种耐压且能量密度大的电容极片。
背景技术
电池技术的发展始终是制约整个电动车行业发展的主要因素。在车辆启动、加速、爬坡等需要高功率输出时, 现有的各类传统电池都不能满足要求, 而且高功率输出对传统电池有严重伤害。在电动车和混合动力汽车中均可以采用大功率超级电容器。超级电容器可以作为一个具有高功率、可在短时间内释放能量的辅助电源, 并可回收刹车时得到的能量。
超级电容是一种新型储能元器件,具有长寿命、高能量密度同时可提供超大功率,且兼备电容和电池特性的新型元件。在混合动力汽车、风力发电、电力设备、军工大功率装备和轨道交通等领域得到广泛的应用。
虽然超级电容在替代传统蓄电池作为电动车、混合电动车、电力设备、军工大功率装备和轨道交通等动力电源方面具有一定的优势,但由于目前市场超级电容的电压普遍偏低,并且能量密度也相对偏低,这制约了其在这些领域的应用,如何提升超级电容的电压及容量密度成为目前超级电容发展的趋势。
发明内容
本实用新型的目的即在于提供一种电容极片,以达到提升电容耐压和电容能量密度的目的。
本实用新型所提供的电容极片,其特征在于,包括导电基材、活性物质层和绝缘层,所述的导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片,其中,导电基材为腐蚀铝箔,用于承载活性物质的基体;活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成;绝缘层由白石墨烯、PI胶(聚酰亚胺胶)、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。
进一步的,导电基材的双面涂敷有活性物质层,其中一活性物质层的表面涂敷有单层或多层绝缘层。
进一步的,导电基材的双面涂敷有活性物质层,两活性物质层的表面涂敷有单层绝缘层。
进一步的,导电基材的一面涂敷有活性物质层,导电基材的另一面涂敷有单层或多层绝缘层。
本实用新型所提供的电容极片,生产成本低,设备通用性强,可以大批量生产。在极片敷料的表面涂敷由白石墨烯、PI胶(聚酰亚胺胶)、及粘接剂混合的绝缘层,在同等耐压电压下可以取代纤维素隔膜纸,或采用较薄的隔膜纸,由于绝缘层相对隔膜薄,在同等尺寸的外壳下可放置更多的活性物质,从而达到提升层超级电容电压及能量密度的积极效果。
附图说明
附图部分公开了本实用新型具体实施例,其中,
图1为本实用新型实施例1的电容极片结构示意图;
图2为本实用新型实施例2的电容极片结构示意图;
图3为本实用新型实施例3的电容极片结构示意图;
图4为本实用新型实施例4的电容极片结构示意图;
图5为本实用新型实施例5的电容极片结构示意图;
图6为本实用新型实施例6的电容极片结构示意图;
图7为本实用新型实施例7的电容极片结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所提供的电容极片,包括导电基材、活性物质层和绝缘层,所述的导电基材1、活性物质层2、绝缘层3叠加涂敷成三明治结构的电容极片,其中,导电基材为腐蚀铝箔,用于承载活性物质的基体;活性物质层由活性炭、导电炭黑、粘接剂、增稠剂及去离子水混合而成;绝缘层由白石墨烯、PI胶(聚酰亚胺胶)、粘接剂及N-甲基吡咯烷酮溶剂混合而成。
下面,通过本实用新型的5个实施例,对本实用新型做进一步的描述说明。
在如图1所示的本实用新型实施例1的电容极片结构示意图中,电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层,并有单层绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。
在如图2所示的本实用新型实施例2的电容极片结构示意图中,电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层,并有双层绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。
当然,在本实用新型的其他实施例中,在电容极片的导电基材双面均涂敷有活性物质层的基础上,也可以有多层不限于两层的绝缘层涂敷在其中一活性物质层的表面。
在如图3所示的本实用新型实施例3的电容极片结构示意图中,电容极片的导电基材的双面均涂敷有活性物质层,并在两活性物质层的表面均涂敷有单层绝缘层。
在如图4所示的本实用新型实施例4的电容极片结构示意图中,电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层,并有单层绝缘层涂敷在导电基材的另一面。
在如图5所示的本实用新型实施例5的电容极片结构示意图中,电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层,并有双层绝缘层涂敷在导电基材的另一面。
当然,在本实用新型的其他实施例中,在电容极片的导电基材的一面涂敷有活性物质层的基础上,也可以有多层不限于两层的绝缘层涂敷在导电基材的另一面。
基于本实用新型所提供的电容极片的制作工艺,具体包括以下过程:
步骤1:配置活性物质层浆料。将活性炭、导电炭黑SUPER、粘接剂SBR及增稠剂CMC按照以下比例称重:活性炭:导电炭黑;粘接剂:增稠剂=(85~90)%:(3~5)%:(3~5)%:(1~1.5)%;粘接剂采用去离子水,固含按照35%配置,以去离子水:增稠剂CMC=98.8:1.2的比例配置稀浆,后逐步添加导电炭黑、活性炭及粘接剂,配置过程中的搅拌的速度在2500转/分,分散速度在150转/分,时间为8.5小时,出浆粘度控制在3000mPa.s。
步骤2:配置绝缘层浆料。将白石墨烯、PI胶及粘接剂PVDF按照以下比例称重:白石墨烯:PI胶:粘接剂=(75~80)%:(15~20)%:(1~3)%,溶剂采用NMP,以去溶剂:粘接剂=96.4:3.6的比例配置稀浆,后逐步添加PI胶、白石墨烯,配置过程中的搅拌的速度在2500转/分,分散速度在150转/分,时间为4.5小时,出浆粘度控制在350mPa.s,固含控制在20%左右。
步骤3:活性物质层的涂敷。活性物质层浆料配制后,通过150目的筛网过筛,转涂敷工序进行涂敷,根据设计要求调整涂敷刀表,控制涂敷厚度,涂敷厚度在0.12~0.175mm之间,烘烤温度控制在75~90℃之间,通过烤箱烘烤去除水分。待活性物质层涂敷后,转涂绝缘层。
步骤4:绝缘层的涂敷。白石墨烯绝缘浆料配制后,通过200目的筛网过筛后,转涂敷工序进行涂敷,根据设计要求调整涂敷刀表,控制涂敷厚度,目前涂覆厚度控制在0.015~0.035um之间,烘烤温度控制在75~90℃之间,通过烤箱烘烤去除溶剂,涂敷烘干后转滚压工序。
步骤5:极片滚压。涂敷的绝缘层烘干后转极片滚压工序,根据设计的涂敷厚度,调整滚压机的间隙及压力,使极片的厚度达到设计要求,滚压后的极片总厚度在0.22~0.30mm之间,其中活性物质层的厚度在0.20~0.22mm之间,绝缘层的厚度在0.006~0.012mm之间,这样,在该绝缘层厚度下极片的耐压可以达到300V以上。
步骤6:极片分条。极片滚压后转极片分条工序,根据设计型号的高度尺寸,选择分条刀的宽度进行分切,分切毛刺的长度控制在0.016mm以内,以避免因为毛刺过长引起漏电流过大的问题。
步骤7:极片钉铆。极片分条后转极片钉铆工序,根据设计型号的容量及电压,选择钉铆极柱的型号,钉铆时,注意铆接的毛刺需拍平,以免刺破毛刺,具体可采用钉铆处贴胶防护,至此即完成电容极片的制作。
另外,在本实用新型的另一种实施例中,本实用新型的电容极片是由隔膜纸介质层4和绝缘层叠加涂敷构成的,在如图6所示的本实用新型实施例6的电容极片结构示意图中,在隔膜介质层的其中一个面上涂敷有一层绝缘层。在如图7所示的本实用新型实施例7的电容极片结构示意图中,在隔膜介质层的双面上均涂敷有一层绝缘层。与其所对应的电容极片的制作工艺如上述同理,在此不做赘述。
本实用新型在具体应用后,其所带来的效果如下:
1、采用该发明工艺制成的极片,可以在同等耐压的情况下,能量密度得到提升;
2、绝缘层可以有效的提升电容的耐压性,且适当的增加绝缘层的涂敷厚度,可以提升电容的耐压性能。
Claims (4)
1.一种电容极片,其特征在于,包括导电基材、活性物质层和绝缘层,所述的导电基材、活性物质层、绝缘层叠加涂敷成三明治结构的电容极片,其中,导电基材至少一面涂敷有活性物质层,且导电基材未涂敷有活性物质层的另一面涂敷有单层或多层绝缘层。
2.根据权利要求1所述的电容极片,其特征还在于,导电基材的双面涂敷有活性物质层,其中一活性物质层的表面涂敷有单层或多层绝缘层。
3.根据权利要求1所述的电容极片,其特征还在于,导电基材的双面涂敷有活性物质层,两活性物质层的表面涂敷有单层绝缘层。
4.根据权利要求1所述的电容极片,其特征还在于,导电基材的一面涂敷有活性物质层,导电基材的另一面涂敷有单层或多层绝缘层。
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