无隔膜超级电容器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无隔膜超级电容器，其包括封装于壳体内部的正极极片、负极极片，正极极片包括左集流体和涂覆在左集流体相对负极极片一侧面上的正电极；以及相对正电极反向设置于左集流体另一侧面的正极绝缘层；负极极片包括与左集流体相对设置的右集流体和涂覆在右集流体相对正电极一侧面上的负电极；以及相对负电极反向设置于右集流体另一侧面的负极绝缘层；其中，左、右集流体之间的固定间距为0.2cm～5cm。通过将左、右集流体之间保持固定间距在0.2cm～5cm的范围内，从而使正、负电极在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种超级电容器，具体涉及一种无隔膜超级电容器。
技术介绍
目前，现有能源紧缺问题日益严峻，寻求新的替代能源尤为重要。超级电容器的出现给能源带来新的突破。超级电容器作为一种新的能源解决方案得到广泛关注和应用。超级电容器的性能、可靠性、安全性和成本问题是其产业化所必须解决的问题。这些问题的解决将改善人们对超级电容器的认识，同时也使超级电容器的大规模应用成为可能。超级电容器组成包括：集流体、电极、隔膜、电解液。超级电容器隔膜材料要求高的化学稳定性、高孔隙率、高的热惰性和化学惰性。目前国内的隔膜主要依赖于进口，导致成本较高。国内厂商也在发展隔膜技术，但是隔膜的稳定性和国外的还是有一定的差距。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种电极之间的溶液电阻小、且具有良好的离子传输和电子传导能力的无隔膜超级电容器。一种无隔膜超级电容器，其包括封装于壳体内部、且相对设置的正极极片、负极极片，所述壳体内部充满电解液；所述正极极片包括左集流体；和涂覆在所述左集流体相对负极极片一侧面上的正电极；以及相对正电极反向设置于所述左集流体另一侧面的正极绝缘层；所述负极极片包括与所述左集流体相对设置的右集流体；和涂覆在所述右集流体相对正电极一侧面上的负电极；以及相对负电极反向设置于所述右集流体另一侧面的负极绝缘层；其中，所述左、右集流体之间的固定间距为0.2cm～5cm。优选的，所述左、右集流体之间的固定间距为2.5cm。优选的，所述正极极片底部设有正极极片固定底座，所述负极极片底部设有负极极片固定底座。优选的，所述左、右集流体之间的固定间距为0.2cm。优选的，所述左、右集流体上均设有多个微型小孔，所述正、负电极涂覆于微型小孔表面。优选的，所述正、负电极相对微型小孔向内凹陷，在集流体上形成嵌套。本技术所述无隔膜超级电容器，其通过将左、右集流体之间保持固定间距在0.2cm～5cm的范围内，从而使正、负电极在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用，因此，本技术所述超级电容器不需要隔膜。同时，无隔膜条件下的超级电容器的电容性能和其循环稳定性得到了有效的提高。本技术所述无隔膜超级电容器，其结构简单，操作方便，适于广泛应用。附图说明图1为本技术所述无隔膜超级电容器的结构示意图；图2为本技术所述无隔膜超级电容器的另一结构示意图；图3为有无隔膜超级电容器在0.02V/s下的循环伏安对比示意图；图4位无隔膜超级电容器的循环稳定性示意图；图5为本技术中具有微型小孔的集流体的结构示意图；图6为本技术中正、负电极嵌套在集流体上的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术提供一种无隔膜超级电容器，其包括封装于壳体内部、且相对设置的正极极片10、负极极片20，所述壳体内部充满浓度为0.5M～6M电解液；所述正极极片10包括左集流体11；和涂覆在所述左集流体11相对负极极片20一侧面上的正电极12；以及相对正电极12反向设置于所述左集流体11另一侧面的正极绝缘层13；所述负极极片20包括与所述左集流体11相对设置的右集流体21；和涂覆在所述右集流体21相对正电极12一侧面上的负电极
22；以及相对负电极22反向设置于所述右集流体21另一侧面的负极绝缘层23；其中，所述左、右集流体11、21之间的固定间距为0.2cm～5cm。具体的，所述正、负电极12、22是由纳米活性物、PVDF、KS-6、SP按85：7：4:4的重量比混合于适量的NMP中制成的。当左、右集流体11、21之间的固定间距过小时，会造成电极内部短路；当左、右集流体11、21之间的固定间距过大时，溶液形成的电阻大，电极之间的电场梯度小，离子的传输和电子传导能力差，使得超级电容器的性能不及有隔膜超级电容器。因此，通过将左、右集流体11、21之间保持固定间距在0.2cm～5cm的范围内，从而使正、负电极12、22在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用。因此，本技术所述超级电容器不需要隔膜。优选的，所述左、右集流体11、21之间的固定间距为2.5cm。为避免正、负极极片10、20之间不会因为震动形成短路的问题，所述正极极片10底部设有正极极片固定底座14，所述负极极片20底部设有负极极片固定底座24。通过设置正极极片固定底座14及负极极片固定底座24，保证了正、负极极片10、20的稳固性能，同时，使正、负极极片10、20之间的间距能够得到进一步的缩小，优选的，所述左、右集流体之间的固定间距为0.2cm。如图3所示，由循环伏安测试可以发现，无隔膜条件下的超级电容器电极表面发生氧化还原反应，使得超级电容器的比电容提高20％左右。电极中的纳米结构活性物质属于过渡金属氧化物所发生的氧化还原反应具有可逆性，从而能够有效提高超级电容器的电容性能。同时，如图4所示，无隔膜条件下的超级电容器表现出良好的循环稳定性，在1000次循环后几乎没有发生衰减。所述有隔膜电容器、无隔膜超级电容器、以及具有正、负极极片固定底座的无隔膜超级电容器的性能对比如下表：再者，如图5所示，所述左、右集流体11、21上均设有多个微型小孔30，
由于所述正、负电极12、22具有一定的张力，且微型小孔30的孔径较小，因此所述正、负电极12、22在张力的作用下仍然涂覆于微型小孔30表面。即所述左、右集流体11、21的总体面积变小，而所述正、负电极12、22的涂覆面积没有改变，所述集流体单位面积内的活性密度相对提高，进而提高了超级电容器的电容性能。如图6所示，如果微型小孔30的孔径稍大，所述正、负电极12、22的张力无法支撑其保持水平，所述正、负电极12、22相对微型小孔30向内凹陷，在集流体上形成嵌套，则不仅进一步提高了集流体单位面积内的活性密度，还增强了正、负电极12、22在集流体上的抓附力。本技术所述无隔膜超级电容器，其通过将左、右集流体11、21之间保持固定间距在0.2cm～5cm的范围内，从而使正、负电极12、22在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用。因此，本技术所述超级电容器不需要隔膜。同时，无隔膜条件下的超级电容器的电容性能和其循环稳定性得到了有效的提高。本技术所述无隔膜超级电容器，其结构简单，操作方便，适于广泛应用。以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无隔膜超级电容器，其特征在于，包括封装于壳体内部、且相对设置的正极极片(10)、负极极片(20)，所述壳体内部充满电解液；所述正极极片(10)包括左集流体(11)；和涂覆在所述左集流体(11)相对负极极片(20)一侧面上的正电极(12)；以及相对正电极(12)反向设置于所述左集流体(11)另一侧面的正极绝缘层(13)；所述负极极片(20)包括与所述左集流体(11)相对设置的右集流体(21)；和涂覆在所述右集流体(21)相对正电极(12)一侧面上的负电极(22)；以及相对负电极(22)反向设置于所述右集流体(21)另一侧面的负极绝缘层(23)；其中，所述左、右集流体(11)、(21)之间的固定间距为0.2cm～5cm。

【技术特征摘要】
1.一种无隔膜超级电容器，其特征在于，包括封装于壳体内部、且相对设置的正极极片(10)、负极极片(20)，所述壳体内部充满电解液；所述正极极片(10)包括左集流体(11)；和涂覆在所述左集流体(11)相对负极极片(20)一侧面上的正电极(12)；以及相对正电极(12)反向设置于所述左集流体(11)另一侧面的正极绝缘层(13)；所述负极极片(20)包括与所述左集流体(11)相对设置的右集流体(21)；和涂覆在所述右集流体(21)相对正电极(12)一侧面上的负电极(22)；以及相对负电极(22)反向设置于所述右集流体(21)另一侧面的负极绝缘层(23)；其中，所述左、右集流体(11)、(21)之间的固定间距为0.2cm～5cm。2.根据权利要求1所述无隔膜超级...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昌平，杨剑，郑友莲，石大为，蔡志勇，王开鹰，徐玲芳，
申请(专利权)人：湖北大学，南京铱方巨人新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42