一种超级电容器的电极极片结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种超级电容器的电极极片结构，包括集流体和石墨复合电极材料层，集流体的下端面涂覆一层乙炔黑防氧化层，集流体的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔，多个扩展腔以矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔之间的间距相等；石墨复合电极材料层包括石墨复合层和设于石墨复合层下端面上的多个突起柱，多个突起柱的排列分布结构与多个扩展腔的排列分布结构相一致，且每个突起柱的尺寸和结构与扩展腔相匹配；本装置能够增加电极材料与集流体之间的接触面积，从而提高电极的导电性、导热性、比功率和比容量，提高电极各项性能和安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容器的电极极片结构
本技术属于电池生产领域，具体涉及一种超级电容器的电极极片结构。
技术介绍
超级电容器，又称双电层电容器、电化学电容器、黄金电容或法拉电容，是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能装置。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。超级电容器的电荷储存主要是基于双电层电容储能原理和氧化还原准电容储能原理。其中，双电层储能原理是指由于正负离子在固体电极与电解液之间的表面吸附，造成两固体电极之间的电势差，从而实现能量储存，这种储能原理允许大电流快速充放电，其容量大小随所选电极材料的有效表面积的增大而增大。超级电容器一般包括电极、电解质和隔膜三个主要组成元件，其中，电极是影响电容器性能的一个重要元件。目前，超级电容器中的电极材料主要包括以下三种：(1)碳素材料，如活性炭、碳气凝胶和碳纳米管等；(2)过度金属氧化物及其水合物材料，如氧化镍、二氧化锰以及氧化钌等；(3)导电聚合物材料。其中，活性炭是最早应用于超级电容器的一种电极材料，活性炭电极它是通过直接吸附或掺杂一定量的金属化合物，可制备具有双电层电容和法拉第准电容的复合型电容器，且具有较高的比电容。但是，由于受到现有的超级电容器的电极结构有效表面积小的影响，直接影响充放电速度，所以，急需开发一种大接触面的电极结构，从而提高充放电速度。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种超级电容器的电极极片结构，能够增加电极材料与集流体之间的接触面积，从而提高电极的导电性、导热性和安全性能。本技术的技术方案如下：一种超级电容器的电极极片结构，包括集流体以及依次涂覆在集流体上的乙炔黑防氧化层和石墨复合电极材料层，集流体的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔，多个扩展腔以矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔之间的间距相等；石墨复合电极材料层包括石墨复合层和设于石墨复合层下端面上的多个突起柱，多个突起柱的排列分布结构与多个扩展腔的排列分布结构相一致，且每个突起柱的尺寸和结构与扩展腔相匹配。所述的集流体采用铝箔板，铝箔板的厚度为100μm-120μm。所述的乙炔黑防氧化层的厚度为10μm-20μm。所述的多个扩展腔以3×5矩阵式分布。所述的扩展腔呈上端开口的圆柱体结构腔体，每个扩展腔的直径为9mm-10mm，高度为集流体的厚度的一半。所述的两个相邻的两个扩展腔之间的间距为9mm-10mm。所述的石墨复合电极材料层采用石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱的复合层。本技术的有益效果：本技术主要包括集流体和石墨复合电极材料层，集流体的下端面涂覆一层乙炔黑防氧化层，由于铝箔容易被氧化，而影响其导电性能，所以，涂覆一层乙炔黑，一方面防止了铝箔被氧化，另一方面还能增强其导电性。集流体的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔，多个扩展腔以矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔之间的间距相等；石墨复合电极材料层包括石墨复合层和设于石墨复合层下端面上的多个突起柱，多个突起柱的排列分布结构与多个扩展腔的排列分布结构相一致，且每个突起柱的尺寸和结构与扩展腔相匹配。进一步地，石墨复合电极材料采用石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱的复合材料，石墨复合电极材料层作为整个电极的导电体，其中，在石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱，进一步增强电极的导电性能。进一步地，由于扩展腔的设置，使得石墨复合电极材料层与集流体的接触面积增大。同时，利用增大的接触面积能够使得石墨复合电极材料层的整体体积增大，则相应的导电性、导热性、比功率和比容量均得到增强。其中，导热性的增强，进一步提高了锂离子电池的安全性。附图说明图1为本技术的主视图；图2为本技术集流体的俯视图。图中，集流体1、扩展腔2、石墨复合层3、突起柱4和乙炔黑防氧化层5。具体实施方式如图1和图2所示，本技术包括集流体1以及依次涂覆在集流体1上的乙炔黑防氧化层5和石墨复合电极材料层，集流体1的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔2，乙炔黑防氧化层5的厚度为10μm-20μm。所述的集流体1采用铝箔板，铝箔板的厚度为100μm-120μm。所述的多个扩展腔2以矩阵式分布，多个扩展腔2以3×5矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔2之间的间距相等；扩展腔2呈上端开口的圆柱体结构腔体，每个扩展腔2的直径为9mm-10mm，高度为集流体1的厚度的一半，两个相邻的两个扩展腔2之间的间距为9mm-10mm。石墨复合电极材料层包括石墨复合层3和设于石墨复合层3下端面上的多个突起柱4，多个突起柱4的排列分布结构与多个扩展腔2的排列分布结构相一致，且每个突起柱4的尺寸和结构与扩展腔2相匹配。所述的石墨复合电极材料层采用石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱的复合层。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。具体制作时，首先需要根据扩展腔2的矩阵式分布情况，尺寸设定，集流体1采用铝箔板，集流体1的上端面涂覆一层乙炔黑防氧化层5，乙炔黑防氧化层5的厚度为20μm。由于铝箔容易被氧化，而影响其导电性能，所以，涂覆一层乙炔黑，一方面防止了铝箔被氧化，另一方面还能增强其导电性。再利用模体对集流体1进行加工，使得铝箔板的上端面形成多个扩展腔2，多个扩展腔2以3×5矩阵式分布，铝箔板的厚度为：100μm，每个扩展腔2的直径为10mm，扩展腔2的高度为50μm，相邻的两个扩展腔2之间的间距为10mm。之后，再在集流体1的上端面的乙炔黑防氧化层5上涂覆石墨复合电极材料，石墨复合电极材料采用石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱的复合材料，使得石墨复合电极材料最终构成固定形状的石墨复合电极材料层，石墨复合电极材料层作为整个电极的导电体。其中，在石墨中掺杂5％的碳纳米洋葱，进一步增强电极的导电性能。由于扩展腔2的设置，使得石墨复合电极材料层与集流体1的接触面积增大。同时，利用增大的接触面积能够使得石墨复合电极材料层的整体体积增大，则相应的导电性、导热性、比功率和比能量均得到增强。其中，导热性的增强，进一步提高了锂离子电池的安全性。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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】
1.一种超级电容器的电极极片结构，其特征在于：包括集流体以及依次涂覆在集流体上的乙炔黑防氧化层和石墨复合电极材料层，集流体的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔，多个扩展腔以矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔之间的间距相等；石墨复合电极材料层包括石墨复合层和设于石墨复合层下端面上的多个突起柱，多个突起柱的排列分布结构与多个扩展腔的排列分布结构相一致，且每个突起柱的尺寸和结构与扩展腔相匹配。

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器的电极极片结构，其特征在于：包括集流体以及依次涂覆在集流体上的乙炔黑防氧化层和石墨复合电极材料层，集流体的上端面上设有多个向下凹陷而形成的扩展腔，多个扩展腔以矩阵式分布，且两个相邻的两个扩展腔之间的间距相等；石墨复合电极材料层包括石墨复合层和设于石墨复合层下端面上的多个突起柱，多个突起柱的排列分布结构与多个扩展腔的排列分布结构相一致，且每个突起柱的尺寸和结构与扩展腔相匹配。2.根据权利要求1所述的超级电容器的电极极片结构，其特征在于：所述的集流体采用铝箔板，铝箔板的厚度为100μm...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩兰，
申请(专利权)人：河南英能新材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41