[发明专利]平板式超级电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种平板式电容器，尤其涉及一种平板式超级电容器。

背景技术

超级电容器(supercapacitor)，又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor,EC),黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

超级电容器具体的工作原理如下所述。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。

超级电容器在结构上与电解电容器非常相似，它们的主要区别在于电极材料。早期的超级电容器的电极采用碳，碳电极材料的表面积很大，电容的大小取决于表面积和电极的距离，这种碳电极的大表面积再加上很小的电极距离，使超级电容器的容值可以非常大，大多数超级电容器可以做到法拉级，一般情况下容值范围可达1-5000F。

超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔离物四个部件。超级电容器是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量的。在超级电容器中，采用活性炭材料制作成多孔电极，同时在相对的两个多孔炭电极之间充填电解质溶液，当在两端施加电压时，相对的多孔电极上分别聚集正负电子，而电解质溶液中的正负离子将由于电场作用分别聚集到与正负极板相对的界面上，从而形成双集电层。

超级电容器的工艺流程为：配料→混浆→制电极→裁片→组装→注液→活化→检测→包装。

然而，目前超级电容器的制作效率及使用便利性仍有待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平板式超级电容器，该平板式超级电容器在大面积平面基板上进行平面式直接生产出电容器组，其性能一致性好，体积小、重量轻、良品率提升、生产效率高，极大降低了超级电容器的生产成本，且方便对外安装使用。

为实现上述目的，本发明提供一种平板式超级电容器，包括：

平面基板、形成于平面基板上的绝缘层、形成于绝缘层上的数个电容器单体；

所述电容器单体包括形成于绝缘层上的第一电极、形成于第一电极上的隔膜、形成于隔膜上的第二电极、形成于第二电极上的绝缘层、及位于第一与第二电极之间的电解液；

所述第一电极包括形成在绝缘层上的导电层与形成于导电层上的第一碳材料层；

所述第二电极包括形成于隔膜上的第二碳材料层与形成于第二碳材料层上的金属层；

数个电容器单体叠置经串联或并联构成电容器单元；

数个电容器单元串联或并联构成平板式超级电容器。

所述平面基板的材料为陶瓷，所述平面基板划分成数个基板单元，每一个基板单元的面积为形成一个电容器单体所需要的面积。

所述位于平面基板上的绝缘层与位于第二电极上的绝缘层的材料为聚酰亚胺。

所述导电层与第一碳材料层经加压、烘干而制成所述第一电极；所述第二碳材料层与金属层经加压、烘干而制成所述第二电极。

所述导电层为直接在绝缘层上按预定图案形成，或先形成金属层，然后对该金属层进行图案化处理，形成预定图案的导电层；所述导电层的材料为铜或铝。

所述第一碳材料层与第二碳材料层为直接按预定图案涂布，或先涂布一层碳材料，然后对该碳材料层进行图案化处理，形成预定图案的碳材料层与碳材料层；所述第一碳材料层与第二碳材料层的材料为活性碳或碳纳米管。