[实用新型]活性炭复合电极超级电容器

说明书

(一)、技术领域：

本实用新型涉及一种电容器，特别涉及一种活性炭复合电极超级电容器。

(二)、背景技术：

能源危机和环境保护已成为人类社会可持续发展战略的核心，是影响当前世界各国能源决策和科技导向的关键因素，同时，也是促进能源科技发展的巨大推动力。常用的二次电池，如铅酸、镍铬、镍氢、锂离子电池等，虽然都具有较高的比能量，但它们的功率密度很低。随着科技发展和信息社会的到来，各种设备对高性能储能装置的需求越来越迫切。这些储能装置除对能量密度有一定要求外，对功率密度的要求越来越高，有的已经超过了当前水平电池的标准设计能力，传统的静电电容器也因为能量密度过低不能满足要求。

在上述特殊需要的推动下，储能性能介于二次电池与传统静电电容器之间的超级电容器近年来成为了人们的研究热点。

超级电容器又称电化学电容器，是一种新型的储能装置。它既具有普通电容器的高比功率和高循环性的特点外，又具有电池的贮能特点。因此，它既克服了普通电容器比能量低的缺点，同时也克服了电池比功率低、不能大电流放电的缺点，在通讯科技、信息技术、家用电器等各种工业领域以及电动汽车、航空航天等领域都有广阔的应用前景。

超级电容器电极材料主要有碳素材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。金属氧化物材料以RuO₂为代表，具有导电性好、比容量大、循环寿命长的优点，但价格高，大规模使用受到限制。导电聚合物材料工作电压高但电阻大，稳定性差。活性炭性价比高，是制造超级电容器电极的最佳候选材料，但是普通活性炭的比表面积要做到2000m²/g以上，需要的工艺较为复杂，成本高，收率低，制约了碳基超级电容器能量密度的提高。目前碳基超级电容器的导电剂大多为碳黑，其生产工序多、要求严、价格较昂贵，且导电性不够理想，制约了超级电容器功率密度的提高。

(三)、实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种容量大、成本低、寿命长的活性炭复合电极超级电容器。

本实用新型的技术方案：

一种活性炭复合电极超级电容器，含有壳体、正负电极、电解液、隔膜、极耳、极柱、安全阀，正负电极通过极耳与极柱连接，正负电极由连续的隔膜通过折叠的方式间隔分开，正负电极的中间层为集流体层，两侧外层为复合材料层。

集流体层为镍箔或镍网，所述复合材料层为高比表面稻壳活性炭和无硫膨胀石墨的复合物。

电解液为30％的氢氧化钾溶液。

极耳通过铆焊的方式与极柱相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的正负电极的复合材料层为高比表面稻壳活性炭和无硫膨胀石墨的复合物，它充分利用了稻壳活性炭高比表面和膨胀石墨的导电网络，使得超级电容器能量密度大，功率密度高，成本低廉，具有良好的推广价值。

(四)、附图说明：

图1为活性炭复合电极超级电容器的结构示意图；

(五)、具体实施方式：

参见图1，图中，活性炭复合电极超级电容器含有壳体7、正电极1、负电极3、电解液、隔膜2、极耳4、正极柱5、负极柱6、安全阀8，正电极1和负电极3通过极耳4分别与正极柱5、负极柱6连接，正电极1和负电极3由连续的隔膜2通过折叠的方式间隔分开，正电极1和负电极3的中间层为集流体层，两侧外层为复合材料层。

集流体层为镍箔或镍网，复合材料层为高比表面稻壳活性炭和无硫膨胀石墨的复合物。

电解液为30％的氢氧化钾溶液。

极耳4通过铆焊的方式与极柱相连。

制作该活性炭复合电极超级电容器时，先将稻壳活性炭和无硫膨胀石墨以一定的比例放入球磨罐中，在行星球磨机上混合均匀，再加入一定量的导电剂、粘结剂和乙醇溶液混合成浆料，均匀涂覆在镍箔或镍网制成的集流体上，在真空干燥箱中烘干，压制成电极片，并裁剪至合适的尺寸，制作成正电极1和负电极3，然后，用连续的隔膜2通过折叠的方式间隔分开正电极1和负电极3，再将正电极1和负电极3通过极耳4分别与正极柱5和负极柱6铆焊连接，装入壳体7后，注入30％的氢氧化钾溶液，密封壳体得到活性炭复合电极超级电容器，其中在壳盖上设置安全阀8。