[發明專利]一種有機超級電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 200910057648.1
• 申請日: 2009-07-27
• 公開（公告）號: CN101609746A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 王琦;馬尚德;華黎
• 申請（專利權）人: 上海奧威科技開發有限公司;上海潤通電動車技術有限公司
• 主分類號: H01G9/00
• 分類號: H01G9/00;H01G9/08;H01G9/10;H01G9/04;H01G9/035
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及一種有機超級電容器及其組件，屬于電化學儲能元器件領域。

背景技術

隨著全球能源危機的日益顯現和環境污染的逐漸惡化，高效、節能、環保的電動交通工具成為世界各國競相研發的焦點。而目前制約電動交通工具發展的瓶頸是動力驅動系統，其能量載體主要有石油、電池和超級電容器。由于超級電容器具有高比功率(高達5kw/kg)和超長循環壽命(可充放10萬次以上而不需要任何維護和保養)等顯著特點在電動交通工具的驅動源中占有不可取代的地位，其應用廣闊的應用前景日益顯現。

目前，根據電解液體系劃分，超級電容器可分為水系和有機體系兩種；根據加工工藝來劃分，可分為疊片式和卷繞式兩種。相比較而言，有機卷繞式超級電容器工作電壓高、能量密度大、環境污染小、機械化生產程度高，因此更具發展前景。但目前有機超級電容器技術在某種程度上還存在缺陷，導致有機超級電容器有一定的安全隱患，這些安全隱患主要表現為：大電流放電時，電容器端子過熱而可能導致端子與電容器的脫離；同時，大電流放電時，電容器體過熱，內部氣壓增大而可能使電容器破裂。另一方面，目前超級電容器極耳與電容器芯組接觸面積小并且端子從同側引出，這既增加了電容器在大電流放電時的熱效應，也不利于電容器的個性化設計。電容器芯組的集流體與外部端子接觸面積過小，會導致電容器在大電流放電時產生大量的熱，熱量的聚集致使電容器的溫度升高，嚴重時將使有機電解液的分解，進而嚴重降低了電容器的壽命，使電容器存在較大的安全隱患。

發明內容

針對現有技術中的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提出一種安全性高、壽命長、大容量的有機超級電容器，在不改變現有超級電容器主要結構的基礎上，降低有機超級電容器的內阻，以延長有機超級電容器的壽命，提高有機超級電容器的安全性。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：

一種有機超級電容器，包括殼體、卷繞式芯組和電解液；所述的殼體一端開口，一端封閉。

還包括設置于所述殼體開口側的上蓋，殼體與所述上蓋之間襯有使上蓋與殼體絕緣的絕緣環；所述芯組與上蓋之間通過一個連接件進行連接。

所述芯組與連接件、芯組與殼體的封閉端內側采用激光焊進行連接。

所述的連接件設置在殼體內的芯組上方，其外形大致呈與芯組的橫截面相適應的圓片狀，連接件設置有貫通的導液孔。

所述連接件一側的中部和上蓋的一側的中部，分別對應地設有供二者相互連接的一個連接部，連接部可為互相配合的螺紋連接結構或卡口結構。

所述芯組與連接件、芯組與殼體的封閉端內側的激光焊接面積為所述芯組橫截面積的5～70％。

所述的電容器的正、負極端子分別設置于所述殼體的封閉端外側和所述上蓋上。

所述的電容器正、負極端子與殼體封閉端外側和上蓋的連接，可采用激光焊接、電阻焊接或澆鑄成型的方式。

所述上蓋和殼體以機械壓接的方式組裝成整體。

所述的芯組由雙面涂有碳材料的鋁箔、纖維素隔膜和雙面涂有碳材料的鋁箔依次放置并卷繞而成；或者由雙面涂有碳材料的銅箔、聚丙烯膜或聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯復合膜、雙面涂有過渡金屬氧化物或過渡金屬氧化物的鋰鹽的鋁箔依次放置并卷繞而成。

所述的電解液為含有四氟硼酸四乙基銨的有機溶液或者含有鋰離子的有機溶液。

所述的絕緣環為聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯材質。

所述殼體、上蓋、連接件和注液孔密封螺栓均為鋁或鋁合金材質。

制造上述的有機超級電容器的方法包括以下步驟：

通過激光焊、電阻焊或澆鑄成型的方式，將所述端子分別設置在殼體封閉端的外側和上蓋無卡口結構或螺紋連接結構的一側；

將所述連接件與卷繞式芯組的任意一端通過激光焊進行焊接，焊接面積為所述芯組橫截面積的5～70％；

將所述焊接有連接件的芯組從所述殼體的開口端裝進殼體，并使連接件朝向殼體的開口端；

將所述絕緣環套在上蓋的圓周上；

將所述連接件與所述上蓋通過螺紋連接結構或卡口結構進行連接；

將所述上蓋和殼體壓接；

通過激光焊，將殼體封閉端的內側與芯組進行焊接；

經以上步驟即完成了未注液的超級電容器的制作。

之后，將以上制作的超級電容器放置在高溫真空烘箱110℃保持6小時；

將電解液從上蓋的注液孔處注入電容器，注液完成后用螺栓將注液孔密封，使電容器內部與空氣隔離，靜置12小時；

最后經化成工序，經首次充放電之后就完成了本發明的有機超級電容器的制造。

由于采用了以上的技術方案，本發明所具有的有益效果是：