[實(shí)用新型]高性能非對稱電化學(xué)電容器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920100513.4
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN201514860U
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文華
• 申請（專利權(quán)）人: 李文華
• 主分類號(hào): H01G9/155
• 分類號(hào): H01G9/155;H01G9/058;H01G9/02
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 23101
• 代理人: 吳振剛

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于能源技術(shù)，具體涉及一種電化學(xué)電容器。

(二)背景技術(shù)

目前，已經(jīng)開發(fā)的正負(fù)極采用活性炭為可極化電極的雙電層電容器，與鋰離子電池、鎳氫電池和鉛酸電池等二次電池相比，在可靠性、高功率輸出特性等方面具有突出優(yōu)點(diǎn)。但是，其比能量性能卻與二次電池?zé)o法比擬，限制了其在高能量和高功率需求方面的應(yīng)用。

近年來，為了解決電化學(xué)電容器在比能量方面的不足，電化學(xué)電容器從業(yè)者作出了不少的努力，其中混合型電化學(xué)電容器就是提高電化學(xué)電容器比能量較為突出的一類。例如：中國發(fā)明專利CN1277444，介紹了一種新型的電化學(xué)超級(jí)電容器及其制造方法，其特點(diǎn)是正極由鎳的氧化物或氫氧化物構(gòu)成，負(fù)極由大表面積多孔炭構(gòu)成，堿性溶液作為電解質(zhì)，正極和負(fù)極間為離子可通過的隔板，該電化學(xué)超級(jí)電容器具有較高的能量密度和功率性能。再如：中國專利ZL00231293.X，一種車用雙電層電容器，包括用碳粉末制成的負(fù)極板，中間的絕緣隔板，其特征在于，電容器的正極是利用氫氧化鎳電極板制成，正負(fù)電極板與隔板構(gòu)成一組電容芯子，插在注有電解液的外殼中，該車用雙電層電容器電容量比原來的電容高3～4倍，比能量高出10倍以上。此外，中國專利ZL03115105.1、ZL02217074.X等都對該類型電容器進(jìn)行了相同或類似的發(fā)明或?qū)嵱眯滦蛣?chuàng)新。但是，這些公開的專利或文件中，只強(qiáng)調(diào)了電化學(xué)電容器比能量的提升，其充放電循環(huán)壽命特性卻較差，以前的專利所公開的該類電化學(xué)電容器其循環(huán)壽命可達(dá)到10萬次，而在實(shí)際應(yīng)用中最高只能達(dá)到5萬次左右，嚴(yán)重影限制了它的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有優(yōu)秀的綜合性能，特別是在其工作電壓窗口下具有優(yōu)異的循環(huán)壽命特性的高性能非對稱電化學(xué)電容器。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：它包括至少一對電極、插入正極與負(fù)極之間的隔板和浸漬在正負(fù)極和隔板中的電解液和帶有正負(fù)極引出端子的密封殼體，一對電極中包含容量為C⁺的非極化正極和容量為C^-的極化負(fù)極，非極化正極的容量C⁺與可極化負(fù)極的容量C^-之比滿足條件C⁺/C^-≥4，而且，制作極化負(fù)極的材料比容量q-滿足條件q-≥35mAh/g。

本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征：

1、非極化正極為氧化鎳電極，其制作方法可以采用燒結(jié)型，也可以采用粉末涂布于集流體上的非燒結(jié)型；

2、極化負(fù)極是由在其工作電壓窗口0.8V-1.5V范圍內(nèi)比容量大于35mAh/g活性炭制成的；

3、電解液是30％濃度的氫氧化鉀水溶液；

4、隔板是聚丙烯、聚乙稀等材料制成的堿性電池隔板；

5、帶有引出端子的密封殼體是由聚乙稀、聚丙烯或尼龍制成的。

本實(shí)用新型通過將非極化正極的容量與極化負(fù)極的容量之比控制在一定的范圍內(nèi)，并在極化負(fù)極中采用滿足一定比容量要求的活性炭材料，制造出了具有優(yōu)異循環(huán)壽命的非對稱電化學(xué)電容器。

本實(shí)用新型可得到優(yōu)異循環(huán)壽命的非對稱電化學(xué)電容器，其循環(huán)壽命超過150000次，而且，該非對稱電化學(xué)電容器同時(shí)具有低內(nèi)阻、高能量密度的特性。

(四)附圖說明

圖1為本實(shí)用新型極化負(fù)極的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型極化負(fù)極的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型電極對組合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型電容器結(jié)構(gòu)示意圖。

(五)具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明；

實(shí)施例1

本實(shí)施例包括一組電極、插入正極與負(fù)極之間的隔板3和浸漬在正負(fù)極和隔板3中的電解液4和帶有正極引出端子6、負(fù)極引出端子7和安全閥8的密封殼體5，電極中包含容量為C⁺的非極化正極1和容量為C^-的極化負(fù)極2，非極化正極1的容量C⁺與極化負(fù)極2的容量C^-之比滿足條件C⁺/C^-≥4，而且，制作極化負(fù)極2的材料比容量q-滿足條件q-≥35mAh/g。

非極化正極1制作：采用拉漿工藝將混有CMC粘合劑的鎳粉涂敷在穿孔鍍鎳鋼帶上，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)后形成厚度為0.5mm的集流體，采用電化學(xué)的方法將氧化鎳沉積在集電體內(nèi)的孔隙中，經(jīng)充放電化成后，將電極裁剪成100×70mm的非極化正極板，每個(gè)正極板的容量為1000mAh。