[发明专利]大容量软包装有机超电容制作方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种大容量软包装有机超电 容制作方法。

背景技术

超级电容器(Sμpercapacitor或μltra capacitor)又称超大容量电容器或者 电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。与传统 电容器相比，超级电容器具有容量更大以及能量密度更高，其容量可达法拉 (F)甚至数千法拉，而传统电容器只有微法(μF)级；与电池相比，超级 电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可实现大电流充放电，工作 温度范围可达-40～+75℃，已成为世界各国研究开发的热点。

超级电容器储存电荷的能力强，并具有充放电速度快、效率高、对环境 无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。因其具有高比功 率、大电容和循环寿命长等特点，在航空航天、军工领域、汽车行业、通信 领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域具有广阔的应用前景。

按照电解液分类，超级电容器可以分为无机型超级电容器和有机型超级 电容器两大类。前者一般以水为溶剂，硫酸或氢氧化钾为电解质，单体工作 电压低(只有1.5V左右)，且有较强的腐蚀性；后者一般以碳酸乙烯脂、碳 酸丙烯脂等为溶剂、四氟硼酸四乙基铵为电解质，单体工作电压高(达2.5V 以上)，储能密度高，是超级电容器今后的发展趋势。

按照采用的外壳分类，超级电容器有金属壳和铝塑膜(即软包装)两大 类。由于金属壳重量较大，比能量和比功率相对较低，所以近年来铝塑膜有 机型超级电容器的用量在不断增加。但是，目前市场上广泛使用的铝塑膜有 机型超级电容器的单体容量一般在500F以下，放电比功率只有4500w/kg以 下，难以满足大容量高功率的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大容量软包装有机超电容制作方法，以满足 大容量高功率使用要求，且便于制造、可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供一种由正负极片、隔膜、电解液、极耳、 铝塑膜外壳等组成的大容量软包装有机超电容的制作方法，其中正负极片采 用叠片式工艺技术，具体步骤如下：以活性炭作为主要活性物质、以腐蚀铝 箔或光面铝箔作为集流体制成正负极片，然后将涂有活性物质的正负极片和 隔膜逐个叠加制成极群并引出极耳，以铝塑膜作为外壳，注入电解液后，制 成单体大容量软包装有机超电容。

本发明将以活性炭作为主要活性物质的正负极浆料涂覆在电极基体上制 成正负极片，然后将正负极片和隔膜逐个叠加制成极群，再将极群装入铝塑 膜外壳中并引出极耳，最后向铝塑膜外壳中注入电解液，即制成单体有机超 电容。极群的叠片采用正极片、负极片和隔膜逐个叠加的方式，具体如正极 片、隔膜、负极片、隔膜……，以此循环到最后一个极片，或者采用负极片、 隔膜、正极片、隔膜……，以此循环到最后一个极片。

其中活性炭采用竹碳或椰壳碳制作。

电极基体(即集流体)采用腐蚀性铝箔或光面铝箔，电极基体的厚度为 15～50μm，极耳采用铝片、镍片或铝镍片，其宽度为60mm～150mm，输出 方式为两端或同侧输出。

正负极活性物质中活性炭的含量为60～92wt.％，导电炭黑的含量为 2～7wt.％，LA132、PVDF或PTFE的含量为0.2～5wt.％，CMC的含量为1～3 wt.％(各组分之和满足100％)。

上述各活性物质加入适量水或NMP混合成正负极浆料，然后涂覆在电 极基体上，涂覆至极片的单面厚度达到65～100μm即可。制作正负极浆料时 一般先将活性炭和导电炭黑干混，再加入由水或NMP混合而成的其他物质， 搅拌至适合涂覆的粘度。也可以将所有成分加入水或NMP一起混合搅拌至 适合涂覆的粘度。

电极基体上涂覆后烘干，然后将极片分切成需要的尺寸，并冲切或焊接 极耳。

隔膜采用PP膜、PE膜或PP/PE膜。

正负极片采用叠片式工艺技术，即将正负极片和隔膜逐步叠加制成极 群。正负极片的数目可以根据需要的具体超级电容器的参数决定，叠片没有 固定的数目要求，主要在于极片的尺寸大小，极片越大数量越少；本发明的 实施例中采用正负极片各40片即可达到单体容量4000F。本发明通过叠片式 工艺技术和宽极耳结构设计以及其他工艺的配合可以使超电容具有高峰值比 功率，其峰值比功率可达到9600w/kg以上。