改进的电化学蓄能装置和制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了电化学蓄能装置的一个实施例。该装置包括壳体、容纳在壳体内的电解液和至少部分地浸没在电解液中的电极布置结构。该壳体具有涂覆有活性碳材料的内表面。本发明专利技术还描述了电化学蓄能装置的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域总体涉及电化学蓄能装置的结构和制造，更具体地涉及可在特定电压范围内以改进的性能工作的电化学蓄能装置如超级电容器的结构和制造。
技术介绍
至少一些具有较高蓄能能力的常规电容器被视为超级电容器(或超级电容)。这些超级电容器通常包括至少部分地浸没在密闭的金属壳体内的电解液中的电极。在这方面，已知在较高的电压下在壳体与电解液之间发生不希望有的化学反应，并且此类化学反应会不利地影响超级电容器的性能和使用寿命。
技术实现思路
一方面，本专利技术提供一种电化学蓄能装置，其包括：壳体；容纳在所述壳体内的电解液；和至少部分地浸没在所述电解液中的电极布置结构，其中，所述壳体包括涂覆有活性碳材料的内表面。另一方面，本专利技术提供一种制造电化学蓄能装置的方法，所述方法包括：提供具有活性碳涂层的电极；提供具有被涂覆以涂覆有活性碳的内表面的壳体；将所述电极插入到所述壳体内中；和将电解液注入到所述壳体内中。本专利技术还提供一种电化学蓄能装置，其包括：由铝制成的大体筒状壳体，所述壳体具有第一端部区域、第二端部区域和内表面；容纳在所述壳体内的电解液；和至少部分地浸没在所述电解液中的螺旋卷绕式电极布置
结构，所述电极布置结构包括：由涂覆有活性碳的第一铝箔片制成的第一电极；由涂覆有活性碳的第二铝箔片制成的第二电极；配置在所述第一电极与所述第二电极之间的第一纤维素基隔板；和配置在所述第二电极与所述壳体的内表面之间的第二纤维素基隔板，其中，所述壳体的内表面具有面向所述第二电极的所述活性碳涂层的活性碳涂层。附图说明参照附图说明非限制性和非详尽的实施例，在全部各图中同样的附图标记表示同样的部分，除非另外指出。图1是超级电容器的侧视图。图2是图1所示的超级电容器的分解图。图3是沿图1的平面3-3截取的图1所示的超级电容器的截面图。图4是在区域4内截取的图3所示的截面的放大部位。具体实施方式下面阐述电化学蓄能装置结构和方法。这种结构和方法有利于提供克服上述缺点和问题的装置。特别地，虽然相信以下公开的结构和方法特别有益于电化学电容器装置(例如，超级电容器装置)，但下述技术可扩展到超出本文具体描述的装置。因此，以下说明意图出于说明而非限制的目的。亦即，本文的专利技术思想不必局限于下面说明并在图中示出的具体实施例。如本文所用的术语“超级电容器”一般指的是一类具有大于100F/g的比电容的电化学电容器，包括双电层电容器、超级电容器、准电容器、电化学双层电容器和超级电容。此类超级电容器用于各种应用，包括但不限于用于短期断电过渡的记忆型电容、用于改善电池的电流处理或对高负荷需求提供电流放大的电池管理应用、用于增强峰值负荷性能的燃料电池应用、车辆上的再生制动和车辆起动系统。图1-4是具有第一(或负极)端子102、第二(或正极)端子104和
管状(例如，大体圆筒状)的壳体106的电化学蓄能装置100的各种视图，所述壳体106具有第一端部区域108和第二端部区域110。在所说明的实施例中，电化学蓄能装置100是超级电容器(例如，2.7V超级电容器)。然而，在其它实施例中，电化学蓄能装置100可属于如本文所述起作用的任意合适的类型。虽然在所说明的实施例中第一端子102和第二端子104位于壳体106的相对的端部区域108、110中(即，在所说明的实施例中，壳体106构造成在装置100的操作期间带电)，但在一些实施例中第一端子102和第二端子104可位于壳体106的同一端部区域108、110中(例如，在一些实施例中，壳体106可构造成在装置100的操作期间不带电)。此外，虽然图示的第一端子102、第二端子104和壳体106全都由金属材料(例如，铝)制成，但其它实施例的第一端子102、第二端子104和壳体106可由任意合适的材料制成。在所示出的实施例中，螺旋卷绕式电极布置结构112(通称为“卷芯(jellyroll)”)插入到壳体106中。该布置结构112是至少以下构件的层状构型：第一电极114、第二电极116、第一隔板118和第二隔板120。第一隔板118配置在第一电极114与第二电极116之间，且第二隔板120与第二电极116相邻成使得第二隔板120形成电极布置结构112的外表面121(即，当电极布置结构112插入到壳体106中时，第二隔板120配置在第二电极116与壳体106之间)。在所说明的实施例中，第一隔板118和第二隔板120各自都由多孔的(例如，纤维素基)材料板制成。然而，在其它实施例中，隔板118、120可由任意合适的材料制成。此外，电极布置结构112通过卷绕在第二隔板120周围的合适的带(未示出)而保持处于其螺旋卷绕的构型。在替代实施例中，电极布置结构112可具有由任意合适的材料呈任意合适的形状制成并以有利于使得壳体106能够如文中所述起作用的任意合适的方式布置的任意合适数量的电极和隔板。在所示出的实施例中，电化学蓄能装置100还包括焊接在电极布置结构112的相对两端上的第一杯体122和第二杯体124，并且各杯体122、124用作用于将端子102、104中的相应一个焊接(即，电连接)在电极114、
116上的底座。更具体地，第一杯体122焊接在电极114、116上，且第一端子102焊接在第一杯体122上。类似地，第二杯体124焊接在电极114、116上，且第二端子104焊接在第二杯体124上。此外，绝缘或非导电的(例如，橡胶的)O形环126设置用于将第一端子102与壳体106电绝缘，并且支承环128设置用于在第二端子104处支承第二杯体124。此外，壳体106被至少部分地充填以电解液130(例如，电解液130可以以合适的方式注入到壳体106中)以使得电解液130渗透隔板118、120并与电极114、116接触。这样一来，有利于电极114、116与电解液130之间经隔板118、120的离子迁移率。在所示出的实施例中，第一电极114和第二电极116各自都由具有活性碳涂层134的铝箔片132制成，所述活性碳涂层134覆盖铝箔片132的至少一个部段(即，第二电极116的活性碳涂层134的外表面135经第二隔板120面向壳体106的侧壁136)。特别地，壳体106的侧壁136的内表面138也设置有活性碳涂层140。例如，在一些实施例中，壳体106的内表面138可具有组分与电极114、116的活性碳涂层134相同的活性碳涂层140(例如，在一些实施例中，电极114、116的活性碳涂层134和壳体106的活性碳涂层140可采用同一种粘接剂材料)。在一个特定实施例中，活性碳涂层140覆盖壳体106的侧壁136的整个内表面138，以便围绕壳体106的整个圆周从壳体106的第一端部区域108延伸到壳体106的第二端部区域110。在本文中，术语“活性碳”指的是一种碳基材料，该碳基材料已被加工成变得更多孔的以便增加碳基材料的表面积并因此提高碳基材料的蓄能能力。尤其注意，在壳体106的内表面138未被涂覆的情况下，在装置100的工作期间储存在第二电极116的活性碳涂层134的外表面135中的电荷可能已产生第二电极116与壳体106之间相对于基准的不希望有的电压差。这种相对于基准的电势的增大可能会引起电解液130与壳体106的未涂覆内表面138之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学蓄能装置，包括：壳体；容纳在所述壳体内的电解液；和至少部分地浸没在所述电解液中的电极布置结构，其中，所述壳体包括涂覆有活性碳材料的内表面。

【技术特征摘要】
2015.03.20 US 14/6635111.一种电化学蓄能装置，包括：壳体；容纳在所述壳体内的电解液；和至少部分地浸没在所述电解液中的电极布置结构，其中，所述壳体包括涂覆有活性碳材料的内表面。2.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，其中，所述电极布置结构包括铝箔片。3.根据权利要求2所述的电化学蓄能装置，其中，所述铝箔片的至少一个部段涂覆有活性碳材料。4.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体包括第一端部区域和第二端部区域，所述电化学蓄能装置还包括位于所述第一端部区域的第一端子和位于所述第二端部区域的第二端子。5.根据权利要求4所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体构造成在所述电化学蓄能装置工作期间带电。6.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体包括第一端部区域和第二端部区域，所述电化学蓄能装置还包括第一端子和第二端子，所述第一端子和第二端子两者都位于所述壳体的所述第一端部区域。7.根据权利要求6所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体构造成在所述电化学蓄能装置工作期间不带电。8.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，其中，所述电极布置结构包括具有活性碳涂层的电极，所述电极的所述活性碳涂层具有与所述壳体的活性碳涂层相同的组分。9.根据权利要求8所述的电化学蓄能装置，其中，所述电极的所述活性碳涂层和所述壳体的所述活性碳涂层采用相同的粘接剂材料。10.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体包括第一端部区域和第二端部区域，所述活性碳涂层从所述壳体的所述第一端部
\t区域延伸到所述第二端部区域。11.根据权利要求10所述的电化学蓄能装置，其中，所述壳体呈管状并具有圆周，所述活性碳涂层围绕所述壳体的圆周延伸。12.根据权利要求1所述的电化学蓄能装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·D·约翰斯，
申请(专利权)人：库珀技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US