[发明专利]有机超级电容器模块的配组方法

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器的制作方法，特别是一种有机超级电容器模块的配组方法。

背景技术

超级电容器是一种能够快速充放电的储能装置，能够在短时间内充满电，并能够瞬间大电流放电，并且循环寿命比较长，可以反复充放。基于此优点，超电容在电动汽车，风能太阳能发电等方面具有其他储能装置无可比拟的优势。作为电动汽车的启动装置，可以在汽车启动时提供瞬间大电流，在汽车制动时回收制动能量，节约了汽车电池的制造成本和降低了汽车行驶中的能量消耗。在风能太阳能中，由于风能和太阳能是均衡能源，超电容利用其能够快速充电和反复充放电的优势，将风能和太阳能不断转化成电能，储存起来。无论是作为动力电源的启动装置还是作为风能太阳能的能量转换装置，均要求超电容有较高的循环寿命。就单体电芯来说，超电容的循环寿命可以达到上万次甚至几十万次，但是，将超电容单体电芯组装成模块使用，由于单体间的差异性，模块的整体寿命将受到很大影响。在实际应用中，超级电容器是作为一个模块整体融入系统中进行工作的，这就要求组成这个模块的单体之间的一致性要好，然而，电芯在制作过程中，由于人为的原因，环境的变化，设备的自动化程度的影响，电芯之间的差别必然存在。电芯的电压，电阻和容量的一致性是影响超电容模块循环性能的最主要因素，因为电压的高低，电阻的大小，容量的高低是决定单体电芯充放电时间长短和充放电程度的主要因素，电芯的差异过大导致模块超电容在充放电过程中单体电芯被过充或是过放，循环一百多周就会导致整体模块充不进电，或是放不出电，最终整个模块报废。提高超电容模块的循环寿命是超电容研究中非常重要的环节，而提高模块单体电芯的一致性是最为有效的办法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有有机超电容模块循环寿命较短的不足之处，提供一种提高模块单体电芯的一致性，进而提高模块循环寿命的有机超级电容器模块的配组方法。

本发明的技术方案是：在模块组装前，对电容器单体电芯进行选取和分组，所述电芯的选取是指选择电芯容量、电压和内阻均合格的电芯，所述电芯的分组是指依据电芯容量、电压和内阻将合格的电芯分成多组，组装时同一组电芯组装成模块。

进一步的方案是：电芯选取时，合格电芯的要求为电芯实际容量不小于标称容量的70%，电芯电压不低于2.0V，电芯内阻小于标称内阻值；电芯分组时，同组电芯实际容量相差不超过标称容量的5%，电芯充满电并搁置三天后，电压相差不大于0.2V，电芯内阻相差不超过1mΩ。

采用本发明的技术方案，由于对电容器电芯进行严格选取和分组，同一组电芯的容量、电压和内阻的相差值都在规定范围内，因而同组电芯组装成的模块一致性好，使用中不会出现某一单体电芯过充电或过放电现象，从而提高超级电容器模块的循环寿命。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明的方法及积极效果。

实例一：

制作标称容量为1500F的有机软包超级电容器，首先选取容量为1050F及以上的合格电芯，再进行分容，1050～1080F为1档，1081～1110F为2档，1111～1140F为3档，1141～1170为第4档……每30F一档进行划分直至最大容量电芯为最后1档。在每档内按照充满电并搁置三天后电压差小于0.2V，电阻差小于1毫欧的标准进行分组，把分组好的同组电芯组装成3并3串超电容模块，此即为本方法制作的超电容模块，经过测试，循环在10W次以上。

实例二：

制作标称容量为1500F的铝壳有机超级电容器，首先选取容量为1050F及以上的合格电芯，再进行分容，1050～1080F为1档，1081～1110F为2档，1111～1140F为3档，1141～1170为第4档……每30F一档进行划分直至最大容量电芯为最后1档。在每档内按照充满电并搁置三天后电压差小于0.2V，电阻差小于1毫欧的标准进行分组，把分组好的同组电芯组装成6并的超电容模块。另外再随机抽取6只合格的超电容单体电芯，制作成一组6并的超电容模块。将按分组组合组成的超电容模块和随机组合制作的超电容模块进行对比测试，分组组合电芯的循环寿命比随机组合的循环寿命提高了10%以上。

实例三：

制作标称容量为2000F的软包超级电容器，首先选取容量1400F及以上的合格电芯，再进行分容，1400～1440F为1档，1441～1480F为2档，1481～1520F为3档，1521～1560F为第4档……每40F一档进行划分直至最大容量电芯为最后1档。在每档内按照充满电并搁置三天后电压差小于0.2V，电阻差小于1毫欧的标准进行分组，把分好组的同组单体电芯组成6串2并的超电容模块，与12V/20Ah的铅酸电池并联，整体电路120A大电流放电，观察线路中的电流，在最初放电的5s内，超电容模块的输出电流大于70A，超电容与动力电池并联，能够在初始放电阶段提供绝大部分电流，表明，超电容模块与动力电池并联，能够作为启动电源使用。将超电容模块与铅酸电池并联所组成的系统进行循环测试，循环达10W次以上。