一种层叠式超级电容器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种层叠式超级电容器及其制造方法，所述层叠式超级电容器包括壳体、电解液、容纳于壳体内的电极层叠体、正极引出端子和负极引出端子，所述电极层叠体由多个正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成，所述正极引出端子包括正极连接端和正极引出端，所述负极引出端子包括负极连接端和负极引出端，所述正极引出端子通过正极连接端连接在所述正极片上，所述负极引出端子通过负极连接端连接在所述正极片上，所述正极引出端和负极引出端分别位于电极层叠体相对的两侧。本发明专利技术的层叠式超级电容器一方面可以明显改善放电性能，另一方面也提高了超级电容器的安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超级电容器及其制造方法，尤其涉及一种层叠式超级电容 器及其制造方法。技术背景超级电容器是近年来出现的一种介于传统电容器和二次电池之间的新型环 保储能器件，它在保留传统电容器功率密度大的特点的同时，其静电容量可达 法拉级甚至数千法拉，因此还有能量密度较高的特点，同时超级电容器还具有 充放电速度快、充放电效率高、寿命长、安全性好、环境友好等优点，是一种 新型、实用、高效的储能器件。超级电容器在很多领域都有广阔的应用前景， 一是用作电源(l)后备电源目前超级电容器应用最广的部分是电子产品领域，主要是充当CMOS (互补金 属氧化物半导体)保护、计时器、钟表、录像机、移动电话等的后备电源。(2)替换电源例如白昼-黑夜的转换电源，白天太阳能提供电源并对超级电容器充 电，晚上则由超级电容器提供电源。典型的应用有太阳能手表、太阳能灯、 路标灯、公共汽车停车站时间表灯、汽车停放计费灯和交通信号灯等。(3)主电 源通过一个或几个超级电容器释放持续几毫秒到几分钟的大电流，放电之后， 超级电容器再由低功率的电源充电。典型的应用包括电动玩具、航空模型等。 二是与蓄电池并联使用，超级电容器提供功率辅助，平衡电源体系的脉冲功率， 目前已应用于数码相机、数码摄像机、太阳能电池设备和燃料电池设备等，特 别是在电动汽车上的应用，给超级电容器的发展提供了广阔的空间。例如在汽 车启动、加速、爬坡时提供高功率，以保护蓄电池，在刹车时回收储存多余能超级电容器的制作方法主要有两种(1)层叠法，如李宝华等(中国专利，专利申请号CN03134990.0)指出了，其采用流延机或涂覆模具将调制好的炭质活性材料、导电剂和粘结剂、溶剂的混 合桨料均匀涂覆在金属集流体表面，再在自动控温辊压机上进行轧制、烘干、 裁切成型而获得电极，然后将内侧涂覆活性炭质材料的正电极、负电极、隔离膜叠加在一起形成电极层叠体后加入电解液封装成超级电容器单体；(2)巻绕 法，如李宝华、吴曲勇等(中国专利，专利申请号CN200510033986.3)指出 了一种巻绕式超级电容器及其制造方法，其采用流延机或涂覆模具将调制好的 炭质活性材料、导电剂和粘结剂、溶剂的混合浆料均匀涂覆在金属集流体表面， 在辊压机上进行轧制、烘干而获得电极，然后将涂覆炭质活性材料的正电极、 负电极和隔离膜裁切成巻绕所需要的尺寸，巻绕在一起后加入电解液封装成超 级电容器单体。但是，对于常规的巻绕式超级电容器来说，当大电流放电时，不但存在单 体局部温度过高的现象，而且还存在由于电子电导慢而产生的极化现象，影响 超级电容器的正常工作，而对于常规的层叠式超级电容器来说，其正极引出端 子和负极引出端子一般位于电极层叠体的同侧，当大电流放电时，电极层叠体 温度极不均匀，表现为正负极引出端子位置处温度高而电极层叠体尾部温度低， 影响了超级电容器使用的安全性，这也是目前超级电容器急需要解决的一个问 题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有产品的不足，提供了一种大电流放电 性能优异、使用安全的层叠式超级电容器。本专利技术还提供了上述超级电容器的制造方法。本专利技术的技术方案如下 一种层叠式超级电容器，包括壳体、电解液、容 纳于壳体内的电极层叠体、正极引出端子和负极引出端子，所述电极层叠体由 多个正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成，所述正极片由正 极活性材料涂覆在正极集流体上制成，所述负极片由负极活性材料涂覆在负极 集流体上制成，所述正极引出端子包括正极连接端和正极引出端，所述负极引 出端子包括负极连接端和负极引出端，所述正极引出端子通过正极连接端电连 接在所述正极片上，所述负极引出端子通过负极连接端电连接在所述负极片上， 所述正极引出端和负极引出端分别位于电极层叠体相对的两侧。作为上述结构的改进，在所述正极集流体的一侧均预留有一未涂覆正极活 性材料的正极空白区且所述正极空白区层叠在一起，所述正极引出端子电连接 在层叠的正极空白区上，在所述负极集流体的一侧均预留有一未涂覆负极活性 材料的负极空白区且所述负极空白区层叠在一起，所述负极引出端子连接在层 叠的负极空白区上。优选地，所述正极空白区的宽度大于所述正极引出端子的 宽度，所述负极空白区的宽度大于所述负极引出端子的宽度。作为上述结构的进一步改进，所述正极引出端子和负极引出端子的厚度分 别远远大于正极集流体和负极集流体的厚度，所述正极引出端子和负极引出端 子能够承受超级电容器的最大放电电流且温度升高幅度小于45摄氏度。优选地， 所述正极引出端子的厚度是正极集流体厚度的10 100倍，所述负极引出端子的厚度是负极集流体厚度的10 100倍。作为上述电极层叠体较佳的结构设计，可以是所述电极层叠体的最外层 均为负极片，且所述最外层的负极片的暴露在外的一面未涂覆负极活性'材料。 本专利技术还涉及到一种层叠式超级电容器的制造方法，包括如下步骤a. 将超级电容器活性材料、导电剂、粘结剂按照一定的重量比混合、搅拌、 分散成均匀浆料；b. 在金属集流体上等距预留多个空白区，将步骤a制得的均匀浆料均匀涂覆 在金属集流体上除空白区以外的区域，得到电极；c. 将步骤b制得的涂覆活性材料的电极在平压机或冷压机上轧制至所需的 厚度和压实密度；d. 将步骤c制得的电极进行分切，得到多个正极片和负极片，使每个正极片 和负极片上均有位置和大小一致的空白区；e. 分切多孔隔离膜；f. 将干燥后的多个正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加得到电极层叠 体，把正极片和负极片的空白区分别叠加在一起且位于电极层叠体相对的两侧；g. 将正极引出端子和负极引出端子分别电连接在最外层的正极片的空白区 和最外层的负极片的空白区上且使正极引出端子和负极引出端子的引出端分别 位于电极层叠体的两侧。h. 加入电解液，封装制得层叠式超级电容器。在上述制造方法中，所述活性材料、导电剂、粘结剂的重量比为70-95 : 2-10 : 3-20，优选为87-92: 3-7: 5-10。上述的超级电容器活性材料可选用大比表面的炭质活性材料、金属氧化物或导电高分子聚合物中的一种或几种。上述的超级电容器电极的导电剂可选用乙炔炭黑、导电碳纤维、导电石 墨中一种或几种。上述超级电容的金属集流体可选用铝箔、铝网、铜箔、铜网、泡沫镍、 镍箔或镍网，正极集流体和负极集流体可选择同一种集流体，也可以选择不同的集流体。上述的超级电容器电极的粘结剂可选用聚四氟乙烯(PTFE)、均聚或共聚偏氟乙烯(PVDF)、改性聚丙烯酸及其酯类、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠等， 所述粘结剂既可以是粉末状也可以是乳液状。上述的超级电容器的电解液可选用有机体系或无机体系。其中，有机体系的电解液溶剂可选用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙腈、y-丁内酯或者它们的混合溶剂，电解液盐可选用四乙基四氟硼酸季铵盐、四乙基四氟硼酸季磷盐、 四正丙基四氟硼酸季磷盐、四乙基六氟磷酸季磷盐、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂， 所述电解液浓度为0.1-5摩尔/升；无机体系的电解液溶剂为水，电解液盐可选用 硫酸、硫酸钠、氢氧化钾，所述电解液浓度为l-10摩尔/升。上述的多孔隔离膜可选用聚乙烯膜、聚丙烯膜或它们的改性聚合物，也 可以使用无纺布或纤维素等。上述的超级电容器的外包装方式可选用采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠式超级电容器，包括壳体、电解液、容纳于壳体内的电极层叠体、正极引出端子和负极引出端子，所述电极层叠体由多个正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成，所述正极片由正极活性材料涂覆在正极集流体上制成，所述负极片由负极活性材料涂覆在负极集流体上制成，所述正极引出端子包括正极连接端和正极引出端，所述负极引出端子包括负极连接端和负极引出端，所述正极引出端子通过正极连接端电连接在所述正极片上，所述负极引出端子通过负极连接端电连接在所述负极片上，其特征在于：所述正极引出端和负极引出端分别位于电极层叠体相对的两侧。

【技术特征摘要】
1. 一种层叠式超级电容器，包括壳体、电解液、容纳于壳体内的电极层叠体、正极引出端子和负极引出端子，所述电极层叠体由多个正极片、多孔隔离膜和负极片依次相间叠加在一起组成，所述正极片由正极活性材料涂覆在正极集流体上制成，所述负极片由负极活性材料涂覆在负极集流体上制成，所述正极引出端子包括正极连接端和正极引出端，所述负极引出端子包括负极连接端和负极引出端，所述正极引出端子通过正极连接端电连接在所述正极片上，所述负极引出端子通过负极连接端电连接在所述负极片上，其特征在于所述正极引出端和负极引出端分别位于电极层叠体相对的两侧。2、 如权利要求1所述的层叠式超级电容器，其特征在于在所述正极集流体的 一侧均预留有一未涂覆正极活性材料的正极空白区且所述正极空白区层叠在一 起，所述正极引出端子电连接在层叠的正极空白区上，在所述负极集流体的一 侧均预留有一未涂覆负极活性材料的负极空白区且所述负极空白区层叠在一 起，所述负极引出端子电连接在层叠的负极空白区上。3、 如权利要求2所述的层叠式超级电容器，其特征在于所述正极空白区的宽 度大于所述正极引出端子的宽度，所述负极空白区的宽度大于所述负极引出端 子的宽度。4、 如权利要求3所述的层叠式超级电容器，其特征在于所述正极引出端子和 负极引出端子的厚度分别远远大于正极集流体和负极集流体厚度，所述正极引 出端子和负极引出端子能够承受超级电容器的最大放电电流且温度升高幅度小 于45摄氏度。5、 如权利要求4所述的层叠式超级电容器，其特征在于所述正极引出端子的厚度是正极集流体厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴曲勇，蒋文科，刘勇标，
申请(专利权)人：深圳市正宇能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]