一种双层电容器制造技术

本发明专利技术涉及一种双层电容器，包括正极集流体、正极活性材料、多孔绝缘体层、负极集流体、负极活性材料，其中多孔绝缘体层呈多孔立体网状结构介于正极集流体和，浸渍有电解液；多孔绝缘体层的一侧填充有活性材料，另一侧无活性材料填充，或者在多孔绝缘体层的两侧填充活性材料，中间保持无活性材料的状态，以此增加活性材料与电解液的接触面积，拉近正负极活性材料的距离，从而增大双层电容器的比电容，降低等效串联电阻。

Double layer capacitor

The invention relates to a double layer capacitor comprises an anode current collector, cathode active material, porous insulator layer, a cathode current collector, an anode active material, wherein the porous insulator layer is porous between three-dimensional mesh structure and the anode current collector, electrolyte impregnated with a porous insulating layer; one side filled with the active material, the other side is not active fill material, or on both sides of the porous insulating layer filling the active material, the middle without the active material, in order to increase the contact area of active material and the electrolyte, positive electrode active materials close distance, thereby increasing the double layer capacitor capacitance, lower equivalent series resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种双层电容器
本专利技术涉及一种双层电容器，具体地，涉及一种采用了多孔绝缘体层的双层电容器。
技术介绍
超级电容器(也称做电化学电容器)是一种能够大容量存储电能并且具有大功率放电特性的电容器，是一种介于电容器与电池之间的新型储能器件，超级电容器与传统的电容器不同，它是通过电极和电解液之间的界面、和/或电极表面或内部的可逆氧化还原反应储存电荷的，它的性能与作用都介于传统电容器和二次电池之间。双层电容器属于超级电容器中的一种，通常采用碳材料作为电极，它的原理是电极表面与电解液两侧会出现电性相反的过剩电荷，从而使相间产生电位差。因此，如果在电解液中同时插入两个电极，并在其间施加一个小于电解质溶液分解电压的电压，这时电解液中的正负离子在电场的作用下会迅速向两极运动，并分别在两个电极的表面形成紧密的电荷层，即双电层，它所形成的双电层和传统的电容器中的电介质在电场作用下产生的极化电荷相似，从而产生电容效应，构成了一个双电层电容器。与普通电容器和普通充电电池相比，它具有更大的比电容量。现有技术中通常是直接在集流体上涂覆活性材料层来形成正极和负极，然后在正负极间设置隔膜来构成一个双层电容器。这种常规结构的双层电容器，其活性材料与电解液的接触面积有限，影响了其比电容的增加，而比电容是双层电容器的一个重要参数，决定着电容器的容量，而尽量提高电容器容量也是双层电容器发展中所面临的一个热点问题；另外双层电容器中所固有的等效串联电阻也是制约双层电容器性能的一个重要因素，谋求更低的等效串联电阻也是亟待解决的一个问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术要提供一种具有较高比电容、同时具有较低等效串联电阻的双层电容器。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一个方面是提供一种双层电容器，包括正极集流体、正极活性材料、多孔绝缘体层、负极集流体、负极活性材料，其特征在于，多孔绝缘体层中的多孔呈多孔立体网状结构，其中浸渍有电解液；其中多孔绝缘体层的一侧与正极集流体接触，另一侧与位于负极集流体上的负极活性材料接触，正极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近正极集流体一侧的孔中并与正极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分，或者多孔绝缘体层的一侧与负极集流体接触，另一侧与位于正极集流体上的正极活性材料接触，负极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近负极集流体一侧的孔中并与负极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分。根据该方面的双层电容器，其中多孔绝缘体层为多孔立体网状结构的玻璃纤维层、无纺布。根据该方面的双层电容器，其中正极活性材料和负极活性材料为活性碳颗粒、碳纤维、碳纳米管。根据该方面的双层电容器，其中多孔绝缘体层厚度为60-80μm，正极活性材料或负极活性材料的填充深度为35-45μm。本专利技术的另一方面是提供一种双层电容器，包括正极集流体、正极活性材料、多孔绝缘体层、负极集流体、负极活性材料，其中，多孔绝缘体层中的多孔呈多孔立体网状结构，其中浸渍有电解液，多孔绝缘体层的一侧与正极集流体接触，另一侧与位于负极集流体接触，正极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近正极集流体一侧的孔中并与正极集流体形成导电接触，负极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近负极集流体一侧的孔中并与负极集流体形成导电接触，其中正极活性材料与负极活性材料不接触，之间形成不设有正极活性材料与负极活性材料的部分，以使二者形成绝缘。根据该另一方面的双层电容器，其中多孔绝缘体层为多孔立体网状结构的玻璃纤维层、无纺布。根据该另一方面的双层电容器，其中正极活性材料和负极活性材料为活性碳颗粒、碳纤维、碳纳米管。根据该另一方面的双层电容器，其中多孔绝缘体层厚度为80-100μm，正极活性材料和负极活性材料的填充深度分别为35-40μm。本专利技术的优点在于：通过采用多孔立体网状结构的绝缘体层，并将活性材料填充于其中，相对于现有技术中在集流体上直接涂覆活性材料层，可显著增大活性材料与电解液的接触面积，提高了电容器的比表面积，并且由此可以拉近正负极之间的实际距离，进而增大比电容并减小等效串联电阻，同时在绝缘体层中通过不设有正极活性材料和负极活性材料的部分来形成一个绝缘层，来避免短路，起到了隔膜的作用。具体实施方式通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。本专利技术通过将活性材料填充进多孔绝缘体层来增大与电解液的接触面积，同时拉近正负极活性物质的距离，具体的填充方法没有限定，可以采用常规的填充方法，同时控制填充深度，例如：可以先在多孔绝缘体层一侧孔内设置阻挡材料以形成阻挡层，然后在另一侧填充活性物质，填充完毕后，去除阻挡层，以形成一侧孔填充有活性物质，另一侧孔不填充活性物质的结构；当然也可以直接填充，如采用活性物质浸渍的方式，但填充时应注意控制深度。对于多孔绝缘体层的材料选择，需要多孔立体网状结构，以能在充分容纳活性物质的情况下，也能充分吸纳电解液，具体材料例如玻璃纤维层、无纺布等。正极和负极活性材料没有限定，可为常规的双层电容器用碳基活性材料，如活性碳、碳纳米管、碳纤维等，但尺寸要与多孔绝缘体层的孔径相适应，以能顺利填充为准。对于上述多孔绝缘体层厚度的选择，厚度太大的，会导致正负极间距过大，不利于性能的提升，厚度过小，会使活性材料的填充不易控制，影响成品率和成品性能，对于填充深度，填充过深会导致不设活性材料的部分过薄，工艺不易控制，容易出现短路问题，填充深度过浅，会使得正负极实际距离较远，达不到拉近二者距离的目的，因此，对于单侧填充活性材料的方案，多孔绝缘体层厚度优选为60-80μm，正极活性材料或负极活性材料的填充深度优选为35-45μm；对于双侧填充活性材料的方案，多孔绝缘体层厚度优选为80-100μm，正极活性材料和负极活性材料的填充深度分别优选为35-40μm。实施例1：提供铝箔作为正极集流体和负极集流体，在负极集流体上设置碳基负极活性材料；提供一多孔立体网状结构的玻璃纤维层(厚度60μm)，将作为正极活性材料的活性碳颗粒填充进玻璃纤维层的一侧，控制填充深度(约45μm)，以使玻璃纤维层的另一侧的孔中不填充正极活性材料，将正极集流体设于玻璃纤维的上述一侧，并使正极集流体与正极活性材料导电接触，将带有负极活性材料的负极集流体设于另一侧，然后含浸电解液。实施例2：提供铝箔作为正极集流体和负极集流体，在负极集流体上设置碳基负极活性材料；提供一多孔立体网状结构的玻璃纤维层(厚度60μm)，将作为正极活性材料的活性碳颗粒填充进玻璃纤维层的一侧，控制填充深度(约30μm)，以使玻璃纤维层的另一侧的孔中不填充正极活性材料，将正极集流体设于玻璃纤维的上述一侧，并使正极集流体与正极活性材料导电接触，将带有负极活性材料的负极集流体设于另一侧，然后含浸电解液。实施例3：提供铝箔作为正极集流体和负极集流体，提供一多孔立体网状结构的玻璃纤维层(厚度100μm)，将作为正极活性材料的活性碳颗粒填充进玻璃纤维层的一侧，控制填充深度(约35μm)，将作为负极活性材料的活性碳颗粒填充进玻璃纤维层的另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层电容器，包括正极集流体、正极活性材料、多孔绝缘体层、负极集流体、负极活性材料，其特征在于，多孔绝缘体层中的多孔呈多孔立体网状结构，其中浸渍有电解液；其中多孔绝缘体层的一侧与正极集流体接触，另一侧与位于负极集流体上的负极活性材料接触，正极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近正极集流体一侧的孔中并与正极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分，或者多孔绝缘体层的一侧与负极集流体接触，另一侧与位于正极集流体上的正极活性材料接触，负极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近负极集流体一侧的孔中并与负极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分。

【技术特征摘要】
1.一种双层电容器，包括正极集流体、正极活性材料、多孔绝缘体层、负极集流体、负极活性材料，其特征在于，多孔绝缘体层中的多孔呈多孔立体网状结构，其中浸渍有电解液；其中多孔绝缘体层的一侧与正极集流体接触，另一侧与位于负极集流体上的负极活性材料接触，正极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近正极集流体一侧的孔中并与正极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分，或者多孔绝缘体层的一侧与负极集流体接触，另一侧与位于正极集流体上的正极活性材料接触，负极活性材料填充于多孔绝缘体层的靠近负极集流体一侧的孔中并与负极集流体形成导电接触，另一侧的孔中不设正极活性材料和负极活性材料以形成绝缘部分。2.如权利要求1所述的双层电容器，其中多孔绝缘体层为多孔立体网状结构的玻璃纤维层、无纺布。3.如权利要求1所述的双层电容器，其中正极活性材料和负极活性材料为活性碳颗粒、碳纤维、碳纳米管。4.如权利要求1所述的双层电容器，其中多孔绝缘体层厚度为60-80μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾美霞，
申请(专利权)人：宁波智正伟盈信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33