[发明专利]用于运载火箭一次电源的超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源产品，特别涉及一种用于运载火箭一次电源的超级电容器。

背景技术

本发明涉及一种新兴的化学电源——超级电容器。超级电容器与高能电池组成混合电源，可以用作运载火箭的新型一次电源。其中，超级电容器为箭上火工品、伺服机构启动等脉冲负载供电；锂-亚硫酰氯电池为箭上仪表等常值负载供电。与箭上传统的锌银电池相比，运载火箭用超级电容器能够提供更高的脉冲比功率，同时具有储存寿命长、使用温度范围广、操作简便等优点，

超级电容器，又称电化学电容器，是近年来得到迅速发展的一种新型储能器件。超级电容器通过电极表面发生快速、可逆的电荷吸附/脱附过程或电化学反应过程进行能量的储存和释放，其能量密度是传统的静电电容器的10～100倍，功率密度是电池的10～100倍。超级电容器以其特有的性能优势，特别适用于短时间高功率输出场合，如新型运载火箭、新一代战术战略导弹、激光武器、导弹的引信、火工品点火电源、高功率卫星等方面，在空间和武器装备等军事领域都展现出诱人的应用前景。

目前，现有技术的超级电容器采用如下的技术方案；将一定长度的极片和隔膜经过卷绕后，塞入圆柱形壳体，极片的极耳和接线柱之间采用焊接方式进行连接。

由于现有技术的超级电容器采用卷绕方式，同时极耳和接线柱之间采用焊接方式连接，因而，造成内部空间较小、极片散热困难、极耳与接线柱之间接触电阻较大等缺陷，导致当超级电容器大电流放电时，内部发热现象严重，当极片面积增大时，这种效应尤为明显，严重地将导致内部电解液分解、壳体破裂等技术问题。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

为了解决现有的超级电容器结构带来的极片散热困难、极耳与接线柱之间接触电阻较大等缺陷，导致超级电容器大电流放电时，内部发热现象严重，当极片面积增大时，这种效应尤为明显，严重地将导致内部电解液分解、壳体破裂等技术问题，本发明的目的在于提供一种用于运载火箭一次电源的超级电容器，与高能电池组成同时具有高比能量和高比功率的混合电源，用作运载火箭的新型一次电源。利用本发明，不但能够达到运载火箭脉冲负载对超级电容器的功率要求，而且相对于现有技术的超级电容器，能够很好的解决极片散热问题，大幅度减小极耳与接线柱之间的接触电阻，从而提高超级电容器大电流放电性能和安全可靠性。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于运载火箭一次电源的超级电容器，该装置包括：壳体、多孔电极、隔膜、极柱、极耳、壳体内灌注有电解液、壳体的顶部设置有盖，根据本发明：在壳体内，隔膜将若干片电极包成电堆，电堆的极耳与极柱之间通过螺钉拧紧，极柱上端通过螺母压紧上密封圈和下密封圈。

上述电极以铝箔作为载体，由活性炭、碳黑和含有羧基和(或)苯基的高分子材料用粘结剂粘结烘干压制成型；所述的铝箔厚度为0.02～0.04mm，所述的电极厚度为0.15～0.3mm。上述隔膜采用天然纤维或高分子聚合物材料制作；隔膜厚度为0.03～0.05mm。上述电解液采用季铵盐和有机溶剂组成的电解液；其中季铵盐阳离子为Et4N+或Et3MeN+；阴离子为BF4-；有机溶剂包括至少一种选自下列的材料：乙腈(ACN)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)。上述壳体、极柱、盖和密封阀采用铝合金材料；壳体的壁厚为：1～2mH，底部厚度为2～5mm。上述上密封圈采用聚四氟乙烯材料；所述的下密封圈包括至少一种选自下列的材料：硅橡胶、丁基橡胶、氟橡胶。

本发明用于运载火箭一次电源的超级电容器，由于采取了内部电堆叠片式的装配方式，使超级电容器内部空间加大，因此解决了极片散热困难的问题；由于采取电堆的极耳与极柱之间通过螺钉拧紧的方式，因此解决了极耳与极柱之间的接触电阻大的问题。因此，本发明取得了内阻小、大电流放电性能好、组合方便、安全可靠性高等有益效果。

附图说明

图1为本发明运载火箭用超级电容器的结构剖视图；

图2为本发明隔膜2将若干片电极1包成电堆的示意图；

图3为本发明超级电容器的原理图；

图4为本发明运载火箭用超级电容器的充放电曲线。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

图1为本发明运载火箭用超级电容器的结构剖视图，如图1的实施例所示该装置包括：