[实用新型]高性能非对称电化学电容器

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于能源技术，具体涉及一种电化学电容器。

(二)背景技术

目前，已经开发的正负极采用活性炭为可极化电极的双电层电容器，与锂离子电池、镍氢电池和铅酸电池等二次电池相比，在可靠性、高功率输出特性等方面具有突出优点。但是，其比能量性能却与二次电池无法比拟，限制了其在高能量和高功率需求方面的应用。

近年来，为了解决电化学电容器在比能量方面的不足，电化学电容器从业者作出了不少的努力，其中混合型电化学电容器就是提高电化学电容器比能量较为突出的一类。例如：中国发明专利CN1277444，介绍了一种新型的电化学超级电容器及其制造方法，其特点是正极由镍的氧化物或氢氧化物构成，负极由大表面积多孔炭构成，碱性溶液作为电解质，正极和负极间为离子可通过的隔板，该电化学超级电容器具有较高的能量密度和功率性能。再如：中国专利ZL00231293.X，一种车用双电层电容器，包括用碳粉末制成的负极板，中间的绝缘隔板，其特征在于，电容器的正极是利用氢氧化镍电极板制成，正负电极板与隔板构成一组电容芯子，插在注有电解液的外壳中，该车用双电层电容器电容量比原来的电容高3～4倍，比能量高出10倍以上。此外，中国专利ZL03115105.1、ZL02217074.X等都对该类型电容器进行了相同或类似的发明或实用新型创新。但是，这些公开的专利或文件中，只强调了电化学电容器比能量的提升，其充放电循环寿命特性却较差，以前的专利所公开的该类电化学电容器其循环寿命可达到10万次，而在实际应用中最高只能达到5万次左右，严重影限制了它的应用领域和范围。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有优秀的综合性能，特别是在其工作电压窗口下具有优异的循环寿命特性的高性能非对称电化学电容器。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括至少一对电极、插入正极与负极之间的隔板和浸渍在正负极和隔板中的电解液和带有正负极引出端子的密封壳体，一对电极中包含容量为C⁺的非极化正极和容量为C^-的极化负极，非极化正极的容量C⁺与可极化负极的容量C^-之比满足条件C⁺/C^-≥4，而且，制作极化负极的材料比容量q-满足条件q-≥35mAh/g。

本实用新型还有这样一些技术特征：

1、非极化正极为氧化镍电极，其制作方法可以采用烧结型，也可以采用粉末涂布于集流体上的非烧结型；

2、极化负极是由在其工作电压窗口0.8V-1.5V范围内比容量大于35mAh/g活性炭制成的；

3、电解液是30％浓度的氢氧化钾水溶液；

4、隔板是聚丙烯、聚乙稀等材料制成的碱性电池隔板；

5、带有引出端子的密封壳体是由聚乙稀、聚丙烯或尼龙制成的。

本实用新型通过将非极化正极的容量与极化负极的容量之比控制在一定的范围内，并在极化负极中采用满足一定比容量要求的活性炭材料，制造出了具有优异循环寿命的非对称电化学电容器。

本实用新型可得到优异循环寿命的非对称电化学电容器，其循环寿命超过150000次，而且，该非对称电化学电容器同时具有低内阻、高能量密度的特性。

(四)附图说明

图1为本实用新型极化负极的正面结构示意图；

图2为本实用新型极化负极的侧面结构示意图；

图3为本实用新型电极对组合结构示意图；

图4为本实用新型电容器结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型作进一步的说明；

实施例1

本实施例包括一组电极、插入正极与负极之间的隔板3和浸渍在正负极和隔板3中的电解液4和带有正极引出端子6、负极引出端子7和安全阀8的密封壳体5，电极中包含容量为C⁺的非极化正极1和容量为C^-的极化负极2，非极化正极1的容量C⁺与极化负极2的容量C^-之比满足条件C⁺/C^-≥4，而且，制作极化负极2的材料比容量q-满足条件q-≥35mAh/g。

非极化正极1制作：采用拉浆工艺将混有CMC粘合剂的镍粉涂敷在穿孔镀镍钢带上，经过高温烧结后形成厚度为0.5mm的集流体，采用电化学的方法将氧化镍沉积在集电体内的孔隙中，经充放电化成后，将电极裁剪成100×70mm的非极化正极板，每个正极板的容量为1000mAh。