[发明专利]一种高电压电化学电容器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高电压电化学电容器的制备方法，属于电化学电容器领域。

背景技术

电化学电容器以其突出的作用和优点在电子工业中得到了人们广泛的认可。与传统的电容器相比，电化学电容器具有极高的电容值，有限的频率响应，高等效串联电阻(ESR)、与电压有关的电容以及与电压有关的自放电速度。最初电化学电容是为高能激光器提供较大的激励能量。而现今新型电化学电容器还可以代替镍镉电池和锂电池作为计算机以及通讯系统的不间断电源(UPS)。大型的电化学电容器用于电动汽车上以在启动、制动等情况下提供大电流放电，有效地解决了蓄电池的高功率充放电问题，延长了蓄电池的工作寿命。因此，电化学电容在诸多领域有着广泛的应用。

不同于传统的电容器，电化学电容器的高容量是通过采用大面积多孔电极以及将能量储存在扩散双层之间形成的。这种双层当电极之间存在电压时可以在电极-电解质界面处自然形成，其厚度一般只有一个水分子的直径大小，由此形成了极小的有效“板分离”。另外，在很多情况下，储存的能量基本上是通过所谓的“准电容”或“假电容”而增加的，该种作用也发生在电极-电解质的界面处。双电层电容一般为16-40微法/平方厘米，而通过“准电容”形成的电容量最高可以达到100微法/平方厘米以上。在电极处或其附近发生吸脱附或快速电化学氧化还原反应(活性物质不存在明显的相变化)，该电容量可以进一步的增加。这种增加的电容量称为“准电容”，所得到的装置被人们通俗的成为“超电容器”或“超级电容器”，它是反映法拉第信号的假电容，具有比纯双电层电容更高的比容量。

双层电容器是基于高表面积电极材料活性炭，该种材料提供了高表面积A，“有效双层”厚度d被减至原子直径规模，因此形成了高电容。Beck最早于六十年代发表了第一篇有关双电层电容器的专利。但电化学电容器研究的真正兴起是在其作为计算机不间断电源而得到广泛的应用以及九十年代初美国国家能源部提出将电化学电容应用于电动汽车的庞大计划之后。

一般化学电源所储存的能量等于与电化学氧化还原变化有关的电荷乘以电池电极之间的电位差。充放电反应过程中往往涉及活性物质相的变化。因而，尽管能量密度相对较高，充放电反应速度与电化学电容相比相对较慢。与电池相比，电化学电容具有不需要维修、更长的循环寿命、使用安全，没有记忆效应等优点。更重要的是，电化学电容具有电池所不具有的高功率大电流连续充放电的性能，促进了对这类高功率装置和产品的开发。因此，电化学电容是一种极有吸引力的储能装置。

用于电动车中的能量储存系统要求具备较高的能量密度以提供足够的驱动范围。它必须具有较高的功率密度以满足电动汽车的加速度性能的要求。它必须具有足够长的充放电寿命而且必须有用户所能够承受的起的价格。电化学电容能量储存系统的诸多优点使其在电动车电源等领域中具有应用的潜力。电化学电容器是混合电动车复合电源中所必须的，电化学电容可以提供用于电动汽车快速加速，大负载运行所需的功率增量，从而解决了电动汽车电池无法大功率放电这一最大的商业化技术难题。电池与电容形成并联电路，在汽车漫行时仍然由电池正常供电，在汽车启动、加速、爬坡和制动等相对恶劣的使用条件下则电容器开始工作，电容器的使用有效的解决了电池的大电流放电问题，而且相比设计一种具有同种功效的电池来说在成本上要合算的多。

传统的电化学电容器一般采用不锈钢圆柱型外壳包装，内部采用卷饶式结构。或采用不锈钢方形外壳包装，内部采用叠片式结构。上述两种类型的电化学电容器只能提供最大2.5V的工作电压(使用有机电解质)，如采用多个该类单体串联的方式将会占据较大的体积，导致电容器的体积比容量降低，同时明显的增大电容器的等效串联电阻(ESR)，无法有效的满足高压大功率充放电的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高电压电化学超电容器的制备方法，以克服传统的电化学电容器只能提供最大2.5V的工作电压的缺陷。

本发明提供的电化学电容器的正负极由具有特殊结构和表面特性的活性炭材料构成，采用单体电池串联叠层，铝箔和绝缘塑料作包装外壳，可使电容器得到所需的工作电压，并有效的降低电容器的电阻，使电容器具有良好的功率特性。

本发明的目的是通过下述方法分步实施的：

1.电极材料的制备