[发明专利]一种有机超级电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机超级电容器及其组件，属于电化学储能元器件领域。

背景技术

随着全球能源危机的日益显现和环境污染的逐渐恶化，高效、节能、环保的电动交通工具成为世界各国竞相研发的焦点。而目前制约电动交通工具发展的瓶颈是动力驱动系统，其能量载体主要有石油、电池和超级电容器。由于超级电容器具有高比功率(高达5kw/kg)和超长循环寿命(可充放10万次以上而不需要任何维护和保养)等显著特点在电动交通工具的驱动源中占有不可取代的地位，其应用广阔的应用前景日益显现。

目前，根据电解液体系划分，超级电容器可分为水系和有机体系两种；根据加工工艺来划分，可分为叠片式和卷绕式两种。相比较而言，有机卷绕式超级电容器工作电压高、能量密度大、环境污染小、机械化生产程度高，因此更具发展前景。但目前有机超级电容器技术在某种程度上还存在缺陷，导致有机超级电容器有一定的安全隐患，这些安全隐患主要表现为：大电流放电时，电容器端子过热而可能导致端子与电容器的脱离；同时，大电流放电时，电容器体过热，内部气压增大而可能使电容器破裂。另一方面，目前超级电容器极耳与电容器芯组接触面积小并且端子从同侧引出，这既增加了电容器在大电流放电时的热效应，也不利于电容器的个性化设计。电容器芯组的集流体与外部端子接触面积过小，会导致电容器在大电流放电时产生大量的热，热量的聚集致使电容器的温度升高，严重时将使有机电解液的分解，进而严重降低了电容器的寿命，使电容器存在较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提出一种安全性高、寿命长、大容量的有机超级电容器，在不改变现有超级电容器主要结构的基础上，降低有机超级电容器的内阻，以延长有机超级电容器的寿命，提高有机超级电容器的安全性。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种有机超级电容器，包括壳体、卷绕式芯组和电解液；所述的壳体一端开口，一端封闭。

还包括设置于所述壳体开口侧的上盖，壳体与所述上盖之间衬有使上盖与壳体绝缘的绝缘环；所述芯组与上盖之间通过一个连接件进行连接。

所述芯组与连接件、芯组与壳体的封闭端内侧采用激光焊进行连接。

所述的连接件设置在壳体内的芯组上方，其外形大致呈与芯组的横截面相适应的圆片状，连接件设置有贯通的导液孔。

所述连接件一侧的中部和上盖的一侧的中部，分别对应地设有供二者相互连接的一个连接部，连接部可为互相配合的螺纹连接结构或卡口结构。

所述芯组与连接件、芯组与壳体的封闭端内侧的激光焊接面积为所述芯组横截面积的5～70％。

所述的电容器的正、负极端子分别设置于所述壳体的封闭端外侧和所述上盖上。

所述的电容器正、负极端子与壳体封闭端外侧和上盖的连接，可采用激光焊接、电阻焊接或浇铸成型的方式。

所述上盖和壳体以机械压接的方式组装成整体。

所述的芯组由双面涂有碳材料的铝箔、纤维素隔膜和双面涂有碳材料的铝箔依次放置并卷绕而成；或者由双面涂有碳材料的铜箔、聚丙烯膜或聚乙烯膜或聚丙烯聚乙烯复合膜、双面涂有过渡金属氧化物或过渡金属氧化物的锂盐的铝箔依次放置并卷绕而成。

所述的电解液为含有四氟硼酸四乙基铵的有机溶液或者含有锂离子的有机溶液。

所述的绝缘环为聚四氟乙烯或改性聚四氟乙烯材质。

所述壳体、上盖、连接件和注液孔密封螺栓均为铝或铝合金材质。

制造上述的有机超级电容器的方法包括以下步骤：

通过激光焊、电阻焊或浇铸成型的方式，将所述端子分别设置在壳体封闭端的外侧和上盖无卡口结构或螺纹连接结构的一侧；

将所述连接件与卷绕式芯组的任意一端通过激光焊进行焊接，焊接面积为所述芯组横截面积的5～70％；

将所述焊接有连接件的芯组从所述壳体的开口端装进壳体，并使连接件朝向壳体的开口端；

将所述绝缘环套在上盖的圆周上；

将所述连接件与所述上盖通过螺纹连接结构或卡口结构进行连接；

将所述上盖和壳体压接；

通过激光焊，将壳体封闭端的内侧与芯组进行焊接；

经以上步骤即完成了未注液的超级电容器的制作。

之后，将以上制作的超级电容器放置在高温真空烘箱110℃保持6小时；

将电解液从上盖的注液孔处注入电容器，注液完成后用螺栓将注液孔密封，使电容器内部与空气隔离，静置12小时；

最后经化成工序，经首次充放电之后就完成了本发明的有机超级电容器的制造。

由于采用了以上的技术方案，本发明所具有的有益效果是：