[实用新型]一种超能电容器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电化学储能电池技术领域，尤其涉及一种超能电容器。

背景技术

现行超级电容器技术采用活性炭为电极材料，以“对称”结构(即正极与负极相同)进 行电容器的制备。活性炭电极材料的电容量仅为100F/g，同时，“对称”结构限制了电容器 的电容量(即：等于单一电极电容器容量的一半)和电压(2.7V)，导致现行超级电容器有限 的能量密度(5Wh/kg)和功率密度(1-10kW/kg)。另外，充电时，较高的正极电位(4.3V) 可能导致电解质氧化分解，降低电容器的高温安全性。因此，研究一种新型的超能电容器具 有重要的研究意义。

实用新型内容

针对现有技术中的电容器存在的上述不足，本实用新型的目的在于：提供一种超能电容 器，其具有结构简单、设计合理、高电压、高电容、高能量密度、高功率密度、使用寿命长、 安全可靠等优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种超能电容器，该超能电容器包括外壳及设置在外壳空腔内的隔膜、正电极片、负电 极片、电解液，还包括设置在外壳端头部的两根引线，该两根引线分别连接在正电极片和负 电极片上；其中，隔膜设置在外壳的中间位置处，正电极片与负电极片分别位于隔膜两侧的 外壳空腔内，正电极片包括依序设置的第一活性层、集流体、第一导电层；负电极片包括依 序设子的第二活性层、集流体、第二导电层；电解液填充于正电极片、隔膜、负电极片之间 形成的空腔中。

作为上述技术方案的进一步优化，该外壳为铝制外壳，正电极片和负电极片中的集流体 厚度均为3-5mm；每根引线上还设置有绝缘片，外壳上还设置有包装膜。

作为上述技术方案的进一步优化，该第一活性层为饱和的石墨烯，该第二活性层为石墨 烯、活性炭中的任一种，该第一导电层为含锂化合物，该第二导电层为高比表面的碳，该含 锂化合物为锰酸锂、磷酸铁锂、锰酸钒锂、硅酸亚酸锂中的一种或者任意组合；该电解液为 有机电解液，其中，有机电解液包括含有碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸丙烯 酯中一种或者任意组合的有机溶剂和在该有机溶剂中添加有亚胺盐、硼酸盐、磷酸盐中一种 或者任意组合的离子液体。

作为上述技术方案的进一步优化，正电极片和负电极片上的集流体均设置有正反面贯通 的孔，并且该孔的孔径为100-400μm。

与现有技术中的电容器相比，采用本实用新型的超级电容器的有益效果是：通过将正电 极片采用锂饱和的石墨烯复合材料、负电极片采用石墨烯/活性炭符合材料，具有高容量和高 倍率的优点，将锂离子电池和超级电容器的优势集为一体，进一步提高了电容器的电容量和 电压，有效降低了电容器的正极电位至4伏，其中电容量可提高到150-300F/g，电压提高至 3.8V，能量密度达到20-60Wh/kg，功率密度达到5-20kW/kg；有效避免了电解质的氧化分解， 提高了电容器的循环寿命和安全性。

附图说明

附图1为本实用新型超级电容器的结构示意图，

附图2为本实用新型超级电容器的工作原理示意图。

在上述附图中，各附图标记的具体含义如下：

1：外壳；2：隔膜；3：正电极片；4：负电极片；5：引线；6：绝缘片；7：包装膜。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本实用新型的超级电容器的结构作以详细说明。