[發明專利]一種使用壽命長的超級電容器

在審

• 申請號: 201710067495.3
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN108400024A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 郭義敏;何鳳榮;袁媛;郭德超;張啟文;龍超;昝亞輝
• 申請（專利權）人: 東莞東陽光科研發有限公司;宜都東陽光化成箔有限公司
• 主分類號: H01G11/78
• 分類號: H01G11/78;H01G2/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種使用壽命長的超級電容器，包括電容器本體，其中電容器本體中的外殼采用真空夾層結構，真空夾層被隔板分區隔開，在外殼內層或分區隔板處設置防爆閥，當超級電容器內壓增大到對應防爆閥的開啟壓力時，對應防爆閥自動打開，使殼內的高壓氣體進入相應的真空儲氣空間，達到分步降低超級電容器內部壓力，提高使用壽命的目的。所述超級電容器經上千小時高溫負荷或上百萬次循環使用后不會產生爆漿排氣問題，不僅提高了產品的安全性能，而且避免了排氣帶來的環境污染。

技術領域

本發明屬于超級電容器技術領域，特別涉及一種使用壽命長的超級電容器。

技術背景

超級電容器由電極、隔膜、電解液、外殼等部分組成，通過極化電解質后利用電極和電解質組成的雙電層結構來儲存能量，由于炭電極相對穩定的電化學結構，確保了超級電容器高達百萬次的使用壽命。但是，由于構成超級電容器的多孔活性材料、導電劑和粘結劑內不可避免地含有羧基、內酯基、酚羥基及羰基等官能團以及其他雜質原子，多孔電極內部殘留的結晶水在電芯干燥過程中很難充分排出，這些官能團、雜質原子和水分會與有機電解液發生副反應。因此，當超級電容器經上千小時高溫負荷或上百萬次循環使用后，往往表現出產氣過多而爆漿的失效模式。

為了減緩超級電容器爆漿失效模式的發生，延長超級電容器的使用壽命，降低超級電容器內部壓力是一種簡單可靠的方法。常用的方式是采用增加泄壓閥來進行內部泄壓，如中國專利CN104916436 A中在電容器本體的注油孔上設置防爆閥、中國專利CN202134409 U中在超級電容器內設置瀉壓防爆閥等，但這些方式在防爆閥開裂后超級電容器也隨之報廢。

在授權公告號為CN 101341562 B的發明專利中，發明人將鋯、鑭-鎳合金、氧化鈷、氧化鈣以及鋇-鋰合金等消氣劑放置于超級電容器的圓柱形空間內封裝，用以吸收超級電容器筒內產生的氣體；另一方面，發明人在超級電容器筒壁上設置了可再密封的通風口，以便將超級電容器筒內產生的氣體釋放到筒的外部。按照這種在圓柱形空間放置消氣劑或在筒壁設置可再密封的通風口來降低超級電容器內壓的結構設計具有如下問題：1)由于鋯、鑭-鎳合金、氧化鈷、氧化鈣以及鋇-鋰合金等消氣劑對氣體的吸收具有選擇性，只能吸收該發明專利所述的部分氣體，當更換超級電容器用多孔電極材料、粘結劑或有機電解液種類后，將會產生其他不同種類的氣體，如乙烯或丙烯等，這些氣體無法被該發明專利所述的消氣劑吸收；2)當超級電容器可再密封的通風口打開后，雖然筒內產生的氣體會被釋放出來，但是在通風口打開期間也會將超級電容器電芯暴露于外部空氣中，以致正負電極快速吸收水分而發生副反應，造成超級電容器容量值下降，內阻值上升，漏電流值顯著增大。

在授權公告號為CN 102543481 B的發明專利中，發明人將入殼前的電芯預先浸漬于有機電解液中通電老化，從而將老化階段產生的氣體排出，在一定程度上降低了超級電容器內部壓力，延長了超級電容器的使用壽命。但是，用這種通電老化電芯以提高超級電容器使用壽命的方式具有如下問題：1)超級電容液的電芯在老化前需要充分浸漬，浸漬時間和老化時間均較長，生產效率降低；2)入殼前老化電芯不僅會產生不同種類的氣體，還會引起電解液溶劑揮發和電解質產生結晶析出，造成電解液濃度不易精確控制，以致組裝的產品一致性較差；3)入殼前老化電芯對降低超級電容器內部壓力的能力有限，在超級電容器使用過程中，仍然會繼續產生氣體，造成超級電容器內部壓力增大。

發明內容

本發明的目的是針對現有超級電容器在使用過程中由于內壓過高導致失效的情況，提供一種通過設置多個防爆閥來降低超級電容器內部壓力從而顯著提高使用壽命和安全性能的超級電容器，所述使用壽命長的超級電容器包括電容器本體，其中電容器本體中的外殼采用真空夾層結構，真空夾層被隔板分區隔開，在外殼內層上或分區隔板上設置有防爆閥。

在一些實施方式中，所述具有真空夾層結構的外殼可選自鋁、銅、不銹鋼或工程塑料外殼中的一種。

在一些實施方式中，所述具有真空夾層結構的外殼的形狀可為圓柱型或方型。