[发明专利]多路超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器的一般技术领域，即具有双电化学层(double electrochemical layer)的电容器(或EDLC，“Electrochemical Double Layer Capacitor，电化学双层电容器”的缩写)。

背景技术

超级电容器是一种可实现介于电介质电容器和电池之间的功率密度和中间能量密度的储能装置。其充电时间通常为几秒钟数量级。

超级电容器通常包括圆柱形卷绕元件，所述卷绕元件包括至少两个电极。每个电极由炭黑和聚合物的活性炭(也被称为“活性材料”)混合物制成。在所谓的挤压步骤中，将导电胶沉积在用作集流体的铝集电器上。两个电极被多孔隔离物隔开，以免两个电极之间短路。在所谓的注入步骤中，用电解质填充超级电容器。该电解质由溶解在溶剂中的盐构成，溶剂通常为乙腈。该盐被分成两种被称为离子的带电物质(例如BF4^-和TEA⁺)。

电极的厚度典型为100μm。离子的大小为1/1000^thμm数量级，即比电极的厚度小100,000倍。活性炭(或活性材料)是极多孔的材料。

当通过直流发电机在超级电容器的两个电极间施加电压时，离子在多孔结构中移动到离碳表面很近的位置。碳表面处存在的离子数量越多，电容越大。

超级电容器中储存的能量的数量取决于两个电极之间所施加的电压以及超级电容器的总电容。

很多研究显示，超级电容器的工作电压越高，使用寿命越短，原因在于在超级电容器中产生大量的气体。

这种气体的产生与构成电解质的物质的分解有关，该分解是超级电容器的电极之间所施加的电压的函数。

例如，纯乙腈的分解电压为5.9V。

目前，超级电容器的电极上施加的参考电压为2.7V(特别参见WO 9 815 962，其教导本领域技术人员应限制超级电容器的电压以免电解质过多地退化)。

为了克服该缺陷，已知怎样将几个超级电容器彼此电连接以便形成模块。这可以增大模块上所施加的电压。

为了电连接两个相邻的超级电容器，使用包括两个盖子和连接条的连接装置。

每个盖子能够盖在分别的超级电容器上从而例如通过锡焊电连接到超级电容器上。

如图11所示，每个盖子90还包括能够与连接条70的通孔接触从而电连接两个相邻的超级电容器20的连接端子80。

但是，这种超级电容器存在缺陷。

特别地，通过连接条和两个盖子电连接的两个超级电容器的体积和质量非常大。

此外，用于连接两个超级电容器的连接条和盖子的购买和安装所涉及的制造成本非常高。

并且，两个电连接的超级电容器之间的串联电阻Rs非常大，其中串联电阻Rs相当于超级电容器的电阻和连接装置(连接条+盖子+焊料)的电阻的总和。

本发明的总体目的是提出一种超级电容器，该超级电容器在参考电压下的使用寿命得到延长。

本发明的另一目的是提出一种超级电容器，该超级电容器中的气体产生受到限制。

本发明的另一目的是提出一种超级电容器，其能够支持高于参考电压的电压，而不会发生退化。

发明内容

为此目的，提供了一种超级电容器，包括：间隔距离d的至少两个并列的复合体和面向所述两个并列的复合体并通过至少一个隔离物与它们隔开的至少一个共用复合体，所述隔离物和所述复合体被卷绕在一起，以便形成卷绕元件。

“复合体”表示集流体和至少一个电极的结合，所述集流体和所述电极具有共同的导电表面。

“并列的复合体”表示(在被卷绕以形成卷绕元件之前的)两个共面的复合体，被宽度为d的电绝缘空间隔开。换言之，通过“并列的复合体”表示根据平行于卷绕元件的纵轴(即卷绕轴)的方向间隔距离d的两个复合体。

“共用复合体”表示复合体的任何电连续性的结合。

隔离物超出每个复合体的彼此相对的电极延伸，但不超出用作对外连接的复合体的集流体。

根据本发明的超级电容器具有下列优选但非限制性的方面：

-所述隔离物由间隔小于距离d的距离w的至少两部分组成，每个部分将彼此相对的复合体完全隔开，

-距离w大于1mm，

-每个复合体在集流体的每一侧包括两个相反的电极，从而每个电极具有与所述集流体的分别的表面共同的导电表面，

-所述共用复合体包括间隔距离g的至少两个并列的电极，每个电极面对并列的复合体的电极布置，

-距离g等于距离d，