[发明专利]一种电化学电容器及其制备方法

权利要求书

1.一种电化学电容器，其特征在于，包括设置于电容器外壳内的多个串联或并联的单体电容器，相邻单体电容器之间、单体电容器与电容器外壳之间加设弹性垫，在电容器外壳上嵌入均衡器和安全阀，各个单体电容器的正极、负极均与所述均衡器的相应端子连接；

所述单体电容器包含单体壳以及置于所述单体壳中的正极、负极、隔膜和电解液，所述正极与负极均浸入电解液中并通过所述隔膜间隔；所述正极包含正极集电体及附于所述正极集电体表面的正极活性物质层，所述正极活性物质层包含有含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和聚四氟乙烯四种组分，厚度为0.3-0.5mm，该四种组分的质量比为75:5:10:6；所述负极包含负极集电体和附于所述负极集电体表面的负极活性物质层，所述负极活性物质层包含质量比为95:3的碳纳米管和聚四氟乙烯，厚度为0.7-0.9mm；所述正极集电体和负极集电体均为能有效增加浆料的接触面及粘结力的镀镍拉毛金属片；

所述电解液为6mol/L的氢氧化钾溶液，该溶液中含有3-5ppm的钴离子和3-5ppm的锂离子，用于防止电极变相膨胀；

所述隔膜为聚丙烯无纺薄膜经双向拉伸并经过Co60辐照接枝改性得到的聚丙烯隔膜，其孔径均匀，厚度为80-100μm；

在所述单体电容器中，所述正极所在的正极区形成的法拉第电容量大于负极所在的负极区形成的双电层电容量。

2.根据权利要求1所述的电化学电容器，其特征在于，所述单体壳是用具有弹性的聚碳酸酯材料制成的聚碳酸酯单体壳，它和所述弹性垫结合能防止单体电容器因碰撞、挤压而失效。

3.根据权利要求1或2所述的电化学电容器，其特征在于，所述镀镍拉毛金属片为镀镍拉毛铝片、镀镍拉毛铝箔、镀镍拉毛铜片、镀镍拉毛铜箔或镀镍拉毛铁片；所述正极活性物质层的厚度为0.3 mm、0.4 mm或0.5mm；所述负极活性物质层的厚度为0.7 mm、0.8 mm或0.9mm。

4.根据权利要求1或2所述的电化学电容器，其特征在于，所述聚丙烯隔膜的厚度为80μm或90μm。

5.根据权利要求1或2所述的电化学电容器，其特征在于，其中，位于所述电容器外壳一边缘的单体电容器的正极集电体通过正极集电体引线与设置在所述电容器外壳上部的正极螺丝连接，位于所述电容器外壳另一边缘的单体电容器的负极集电体通过负极集电体引线与设置在所述电容器外壳上部的负极螺丝连接。

6.根据权利要求1或2所述的电化学电容器，其特征在于，所述电化学电容器中包含8-12个串联的单体电容器，其电容量为8万-15万法拉，电压为0.8-1.4伏特。

7.一种电化学电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备正极，按质量比75:5:10:10称取含钴球型氢氧化镍、羰基镍粉、导电炭黑和60wt%聚四氟乙烯制成浆料，涂压在正极集电体上，刮涂后压至0.3-0.5mm厚，在80-120℃下真空烘干，制成带有正极活性物质层的正极经电沉积处理；制备负极，将质量比为95:5的碳纳米管和60wt%聚四氟乙烯制成浆料，涂在负极集电体上，压至0.7-0.9mm厚，在80-120℃下真空烘干，制成带有负极活性物质层的负极；所述正极集电体和负极集电体均为能有效增加浆料的接触面及粘结力的镀镍拉毛金属片；

组装，将所述正极与负极放置在单体壳内，所述正极与负极用隔膜间隔，灌注电解液后密封，得到单体电容器；将多个单体电容器串联或者并联后，放置于电容器外壳内，相邻单体电容器之间、单体电容器与电容器外壳之间设置弹性垫，在电容器外壳内嵌入均衡器和安全阀，每个单体电容器的正极、负极均与所述均衡器的相应端子连接，得到电化学电容器；

所述电解液为6mol/L的氢氧化钾溶液，该溶液中含有3-5ppm的钴离子和3-5ppm的锂离子，用于防止电极变相膨胀；

所述隔膜采用厚度为80-100μm、孔径均匀的聚丙烯隔膜，以提高荷电能力；所述聚丙烯隔膜的制作方法是：以聚丙烯无纺薄膜作为基材，将该基材经过双向拉伸后再经Co60辐照接枝改性得到聚丙烯隔膜。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述Co60辐照接枝改性处理选择具有环氧基、氨基或羟基的单体；所述单体壳是用具有弹性的聚碳酸酯材料制成的聚碳酸酯单体壳，它和所述弹性垫结合能防止单体电容器因碰撞、挤压而失效。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述单体电容器中，所述正极所在的正极区形成的法拉第电容量大于负极所在的负极区形成的双电层电容量；位于所述电容器外壳一边缘的单体电容器的正极集电体通过正极集电体引线与设置在所述电容器外壳上部的正极螺丝连接，位于所述电容器外壳另一边缘的单体电容器的负极集电体通过负极集电体引线与设置在所述电容器外壳上部的负极螺丝连接。