[发明专利]一种超级电容器的老化工艺及老化用装置

说明书

技术领域

本发明涉及超级电容器制备领域，具体涉及一种超级电容器的老化工艺及老化用装置。

背景技术

目前，超级电容器备受瞩目的性能包括：循环寿命长、功率密度大、环境友好。其中，超级电容器循环寿命较电池长约数百倍。但由于超级电容器电极主要为活性炭材料，具有极强的吸附性，在生产过程中不能完全去除电极内部的水分。在使用过程中会电离出氧气，使得超级电容器内部电极材料氧化、隔膜纸老化，最终造成超级电容器失效。即在超级电容器内部发生了不可逆的化学反应。若可以阻止或延缓这些反应的发生，那对超级电容器的性能或者寿命都是不无裨益的。

目前采用常规老化工艺来实现稳定超级电容器容量及产品性能。即一方面使电解液得到更好的浸润，另一方面使正负极活性物质中的某些活跃成分通过一定的反应失活，使超级电容器的性能表现的更加稳定。但是目前常规老化工艺是在对超级电容器封口之后进行，那么即使老化过程中超级电容器内部残余水分发生电离，产生的气体也无法逸出。电离产生的氧气会促使超级电容器碳电极材料发生氧化，即发生不可逆的化学反应，最终影响超级电容器的寿命及各种关键性能。因此，设计一种新型老化工艺方法确保超级电容器生产过程中的残余水分分解，延长其使用寿命迫在眉睫。只有对超级电容器内的残余水分进行合理的处理，才能提高超级电容器产品性能，而目前并没有相关的解决办法。

同时，也为了能够更好的对超级电容器进行老化工艺操作，就需要一个简单可靠的超级电容器老化工装，而目前缺少这样的简单有效的工具。

一个申请号为201220564012.3的实用新型专利公开了一种超级电容器老化处理夹具，具有框架，框架的两侧长框边上分别设有正极座和负极座，正极座的内侧设有正极支架，在正极座的每个安装孔内嵌有一铜套，每个铜套中动连接一正极铜杆，正极铜杆上（前端）且处于正极座和正极支架之间设有弹簧，正极铜杆的末端伸出正极座，所有正极铜杆的末端均与正极铜线连接，负极座的内侧面设有负极铜条，负极铜条的内侧面设有和负极座固定连接的负极支架，每个负极座的安装孔内设有螺栓，每一螺栓穿过负极铜条上对应的通孔连接一负极铜柱，负极铜柱紧贴负极铜条。本夹具可以对多个超级电容器同时进行老化处理，效率高且安装和拆卸方便快捷，由于接触充分，能够满足承受大电流充放电。但是这种工具结构复杂，不利于简单化操作。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前的超级电容器在制造过程中采用的常规老化工艺不能将水分完全排除，导致残余水分分解影响超级电容器产品性能的问题，提供一种超级电容器的老化工艺及老化用装置。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种超级电容器的老化工艺，包括注液、封口和高温老化，在封口前先对超级电容器进行预老化，预老化具体包括以下步骤：

（1）将注液后的超级电容器的正负极分别与直流充放电电源的正负极相连；

（2）将充放电电源的电流调至50-200A，然后在此电流范围内对超级电容器进行充电；

（3）将超级电容器充电至1.3-2.7V，充电完成后，进行恒电流放电；

（4）重复步骤（2）到（3）的充放电循环若干次；

（5）将多次充放电后的超级电容器用于封口。

本发明的方法，主要是采用充电放电将超级电容器内的残余水分发生电解反应，在反应过程中，水分解为氢气和氧气，并排出超级电容器外，从而避免了水分对超级电容器的负面影响。此过程在干燥的环境中进行，从而避免水分对超级电容器的二次污染。

作为优选，所述预老化所处的外部环境的干燥度为≤130ppm。老化工艺处于干燥的环境中进行，能够促使电解反应的进行，避免外部环境中的水分对超级电容器的二次污染。严格的干燥度可以降低空气中的水分对超级电容器的影响，在此干燥范围内，随着干燥度的增加，老化处理的效果存在着变化。外部环境的干燥度为≤40ppm时，外部环境要求较苛刻，不利于工业化生产的进行，并且较低的干燥度并不能显著提高超级电容器的性能；外部环境的干燥度为40-70ppm时，不仅便于实际生产操作，而且在此干燥度范围内空气能够使超级电容器的性能更加稳定。因此最优化的外部环境的干燥度范围为40-70ppm。

作为优选，所述步骤（4）中重复步骤（2）到（3）的充放电循环2-4次。经过2-4次循环放电后，对超级电容器的老化效果较好，低于2次，水分去除不完全，超过4次，会带来负面影响。重复步骤（2）到（3）是为了将超级电容器内的水分去除到要求的水平，从而避免水分对超级电容器性能的影响。