[實用新型]一種卷繞式混合電化學電容器

無效

• 申請號: 201020633368.9
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN201910332U
• 公開（公告）日: 2011-07-27
• 發明（設計）人: 高建峰;柳穎;張娟;周建國;鄭軍偉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01G9/048
• 分類號: H01G9/048;H01G9/02;H01G9/035
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術領域

本實用新型涉及一種電化學儲能器件，尤其是一種卷繞式混合電化學電容器。

背景技術

隨著經濟的不斷發展，能源、資源與環境等成為社會的焦點問題，尋找清潔、可再生及資源節約型的能源是人類社會十分迫切而非常艱巨的任務。

目前，在能源領域主要有三種類型的儲能器件：電池、物理電容器以及電化學電容器（也稱超級電容器）。電化學電容器是近些年來發展起來的介于傳統物理電容器和電池特性之間的一種新型綠色儲能器件，具有快速充放電特性，功率密度大（為普通電池的幾十倍以上），循環壽命長（循環次數可達10萬次以上）,?使用溫度范圍寬(在-40℃～75℃之間)?；谶@些獨特性能，電化學電容器有非常好的應用前景。

根據儲能機理的不同，電化學電容器可分為雙電層電容器和法拉第準電容器兩大類。雙電層電容器是利用電極和電解質之間形成的界面雙電層電容來存儲能量，其電極通常采用具有高比表面積的多孔炭材料。法拉第準電容電容器是指在電極表面或體相中的二維或準二維空間上，電極活性物質進行欠電位沉積，使其發生快速、可逆的化學吸附/?脫附或氧化/?還原反應，從而產生比雙電層電容器更高的比容量，其電極材料主要是金屬氧化物和導電聚合物。

為了同時獲得較高的能量密度和功率密度，近年來發展起來一種新型非對稱型電化學電容器（也稱混合電化學電容器），即電容器的一極是雙電層電極，另一極為法拉第準電容電極。非對稱型電化學超級電容器綜合了兩類電化學電容器的優點，可更好地滿足實際應用中負載對電源系統的能量密度和功率密度的整體要求。

在各類金屬氧化物/碳非對稱型電化學電容器中，PbO₂?/C體系，由于材料價格低及PbO₂電極制造技術成熟，非常適合制造大容量型儲能器件；同時由于采用硫酸水溶液作為電解質，具有最高的電導率，因此電容器內阻非常低；另外該體系的電化學窗口為2.20~0.80V，僅次于有機體系，非常適合制造高功率型儲能器件。

專利200910212790.9公布了膠體鉛碳超級電容器，采用二氧化鉛平板式正極，碳負極，PVC-SiO₂隔板，硫酸膠體電解質。膠體電解質可以改善電解液分層，減緩硫酸鹽化的趨勢。專利200910212479.4公布了一種酸性超級電容器，采用二氧化鉛平板式正極，碳負極，PE隔板，硫酸電解質。盡管PE隔板具有較低的電阻及較好的抗鉛枝晶。但是以上專利，正負極均為板式結構的粉末電極，沒有一定的裝配壓力來抑制正、負極板的膨脹，極板的軟化與脫落不可避免，其循環壽命很難得到保證。

專利200910221793.9公布了一種混合電化學電容器，采用二氧化鉛平板式正極，碳負極，AGM隔板，硫酸電解質。多層結構的負極板具有較低的等效串聯電阻，能量密度高；但正、負極板是依靠AGM隔板的壓縮、緊裝配來抑制其膨脹，這對于蓄電池僅幾百次循環壽命而言是有效的，對電化學電容器幾萬次循環壽命來說，是遠遠不夠的。專利中卷疊碳負極可以在一定程度上抑制其膨脹，延長壽命。

現有的PbO₂?/C非對稱型電化學電容器，功率密度高，能量密度高，性價比高，但其正負極壽命不匹配，即在以100%dod充放電300~400次后，正極由于活性物質軟化脫落引起的容量衰減非常明顯；碳負極，在經歷數千次的循環充放電后，由于鉛沉積的因素，引起電極體積膨脹而導致碳材料的脫落，電極容量衰減。因此現有的技術，不能完全體現PbO₂?/C非對稱型電化學電容器長壽命的特性，這大大地限制了該電容器的應用范圍。

發明內容

本實用新型目的是：提供一種不僅功率密度高，性價比高，而且循環壽命長的卷繞式混合電化學電容器，以便滿足電動車與混合動力汽車的輔助儲能器件以及太陽能與風能發電站輔助儲能器件的要求。

本實用新型的技術方案是：一種卷繞式混合電化學電容器，包括板狀正極、板狀負極、介于所述板狀正極和板狀負極之間的隔板及電解液，其特征在于，所述板狀正極、隔板和板狀負極通過卷繞的方式組成所述卷繞式混合電化學電容器。

優選的，所述板狀正極為形成式薄型二氧化鉛電極。

優選的，所述板狀負極為薄型碳粉末電極。

優選的，所述形成式薄型二氧化鉛電極位于正極集流體上。

優選的，所述薄型碳粉末電極位于負極集流體上。

優選的，所述正極集流體為鉛板或鉛錫合金板。

優選的，所述負極集流體為鉛板或鉛錫合金板。

優選的，所述鉛板或鉛錫合金板上有孔。

優選的，所述電解液為膠體電解液。