專利名稱：大容量軟包裝有機超電容制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于超級電容器技術(shù)領域，具體涉及一種大容量軟包裝有機超電 容制作方法。
背景技術(shù)：
^級電容器(S叩ercapacitor或pltra capacitor)又稱超大容量電容器或者 電化學電容器，是介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的一種新型儲能器件。與傳統(tǒng) 電容器相比，超級電容器具有容量更大以及能量密度更高，其容量可達法拉 (F)甚至數(shù)千法拉，而傳統(tǒng)電容器只有微法(pF)級；與電池相比，超級 電容器具有更高的功率密度和更長的循環(huán)壽命，可實現(xiàn)大電流充放電，工作
溫度范圍可達-40 +75'C，己成為世界各國研究開發(fā)的熱點。
超級電容器儲存電荷的能力強，并具有充放電速度快、效率高、對環(huán)境 無污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點。因其具有高比功 率、大電容和循環(huán)壽命長等特點，在航空航天、軍工領域、汽車行業(yè)、通信 領域、儀器儀表、消費電子、電動玩具等領域具有廣闊的應用前景。
按照電解液分類，超級電容器可以分為無機型超級電容器和有機型超級 電容器兩大類。前者一般以水為溶劑，硫酸或氫氧化鉀為電解質(zhì)，單體工作 電壓低(只有1.5V左右)，且有較強的腐蝕性；后者一般以碳酸乙烯脂、碳 酸丙烯脂等為溶劑、四氟硼酸四乙基銨為電解質(zhì)，單體工作電壓高(達2.5V 以上)，儲能密度高，是超級電容器今后的發(fā)展趨勢。
按照采用的外殼分類，超級電容器有金屬殼和鋁塑膜(即軟包裝)兩大 類。由于金屬殼重量較大，比能量和比功率相對較低，所以近年來鋁塑膜有 機型超級電容器的用量在不斷增加。但是，目前市場上廣泛使用的鋁塑膜有 機型超級電容器的單體容量一般在500F以下，放電比功率只有4500w/kg以下，難以滿足大容量高功率的使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種大容量軟包裝有機超電容制作方法，以滿足 大容量高功率使用要求，且便于制造、可靠性高。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種由正負極片、隔膜、電解液、極耳、 鋁塑膜外殼等組成的大容量軟包裝有機超電容的制作方法，其中正負極片采 用疊片式工藝技術(shù)，具體步驟如下以活性炭作為主要活性物質(zhì)、以腐蝕鋁 箔或光面鋁箔作為集流體制成正負極片，然后將涂有活性物質(zhì)的正負極片和 隔膜逐個疊加制成極群并引出極耳，以鋁塑膜作為外殼，注入電解液后，制 成單體大容量軟包裝有機超電容。
本發(fā)明將以活性炭作為主要活性物質(zhì)的正負極漿料涂覆在電極基體上制 成正負極片，然后將正負極片和隔膜逐個疊加制成極群，再將極群裝入鋁塑 膜外殼中并引出極耳，最后向鋁塑膜外殼中注入電解液，即制成單體有機超 電容。極群的疊片采用正極片、負極片和隔膜逐個疊加的方式，具體如正極 片、隔膜、負極片、隔膜……，以此循環(huán)到最后一個極片，或者采用負極片、 隔膜、正極片、隔膜……，以此循環(huán)到最后一個極片。
其中活性炭采用竹碳或椰殼碳制作。
電極基體(即集流體)采用腐蝕性鋁箔或光面鋁箔，電極基體的厚度為 15 50pm，極耳采用鋁片、鎳片或鋁鎳片，其寬度為60mm~ 150mm，輸出 方式為兩端或同側(cè)輸出。
正負極活性物質(zhì)中活性炭的含量為60~92wt.%，導電炭黑的含量為 2~7wt,%， LA132、 PVDF或PTFE的含量為0.2~5wt.%， CMC的含量為1~3 wt.% (各組分之和滿足100%)。
上述各活性物質(zhì)加入適量水或NMP混合成正負極漿料，然后涂覆在電 極基體上，涂覆至極片的單面厚度達到65 100^im即可。制作正負極漿料時 一般先將活性炭和導電炭黑干混，再加入由水或NMP混合而成的其他物質(zhì)， 攪拌至適合涂覆的粘度。也可以將所有成分加入水或NMP —起混合攪拌至適合涂覆的粘度。
電極基體上涂覆后烘干，然后將極片分切成需要的尺寸，并沖切或焊接 極耳。
隔膜采用PP膜、PE膜或PP/PE膜。
正負極片采用疊片式工藝技術(shù)，即將正負極片和隔膜逐步疊加制成極 群。正負極片的數(shù)目可以根據(jù)需要的具體超級電容器的參數(shù)決定，疊片沒有 固定的數(shù)目要求，主要在于極片的尺寸大小，極片越大數(shù)量越少；本發(fā)明的 實施例中采用正負極片各40片即可達到單體容量4000F。本發(fā)明通過疊片式
工藝技術(shù)和寬極耳結(jié)構(gòu)設計以及其他工藝的配合可以使超電容具有高峰值比 功率，其峰值比功率可達到9600w/kg以上。
電解液中電解質(zhì)采用四氟硼酸四乙基銨或四氟硼酸甲基三乙基銨中的 一種或兩種，溶劑一般采用碳酸乙烯脂和碳酸二乙脂。電解質(zhì)的用量可以從 其濃度和注液量的總量中進行換算，其余則為溶劑的用量；復合溶劑之間的 用量關(guān)系一般采用等比例法。
本發(fā)明以鋁塑膜作為外殼，目前超級電容器基本采用金屬鋁殼，本發(fā)明 采用鋁塑膜包裝制作超電容可以明顯減輕其重量，提高比功率；采用疊片式 而不是巻繞式工藝制作極群，可以明顯降低內(nèi)阻，提高比功率。
本發(fā)明采用寬極耳，可以提高單體放電電流，進而提高比功率，有機超 電容峰值比功率可以達到8000w/kg以上;極群巻繞式工藝很難制作大容量超 電容， 一般在500F以下；而本發(fā)明采用疊片式制作,則可以制作單體容量 4000F以上的大容量的單體超電容。
具體實施方式
實施例1
將87wt。/?；钚蕴?、8wt。/。導電炭黑干混l~2h，同時將5wt.。/。 PVDF、適 量NMP在另一個容器中混合2~3h，然后將PVDF和NMP的混合物倒入活 性炭與導電炭黑的混合物中繼續(xù)攪拌5 6h，在達到所需粘度后停止攪拌。將 混好的混合物涂覆在厚度為30pm的腐蝕鋁箔上，控制極片單面厚度為80nm，烘干后將極片分切成160mm (W) *270mm (L)的尺寸，并在270mm 長度方向上沖切出80mm (W) *80mm (L)極耳，作為正極片。
將85wt。/?；钚蕴?、7wt。/。導電炭黑干混l~2h，同時將5wt.。/。 LA132、 3 wt.% CMC以及適量的水在另一個容器中混合2~3h，然后將LA132、 CMC 的混合物倒入活性炭與導電炭黑的混合物中繼續(xù)攪拌5~6h，在達到所需粘度 后停止攪拌。將混好的混合物涂覆在厚度為30pm的腐蝕鋁箔上，控制極片 單面厚度為80jim，烘干后將極片分切成162mm (W) *272mm (L)的尺寸， 并在272mm長度方向上沖切出80mm (W) *80mm (L)極耳，極耳的位置 與正極片的極耳交錯，極耳間距控制在50mm，作為負極片。
采用單層PP膜作為隔膜，取沖切好的正負極片各40片按照正極片、隔 膜、負極片、隔膜的方式逐步疊加后，用高溫膠帶固定隔膜的末端，作為極 群；然后將極群封裝入鋁塑膜外殼中，引出極耳采用鋁鎳片，同側(cè)輸出(見

圖1)。
采用1.Omol/L的四氟硼酸四乙基銨作為電解質(zhì)、碳酸乙烯脂和碳酸二乙 酯為溶劑，注液量控制在185g，即可制成容量為4000F的單體有機超電容， 其峰值比功率在8700w/kg以上。 實施例2
將87wt。/?；钚蕴?、8wty。導電炭黑、5wt.%PTFE、適量水混合5 6h，達 到所需粘度后停止攪拌。將混好的混合物涂覆在厚度為30pm的光面鋁箔上， 控制極片單面厚度為150pm，烘干后將極片分切成120mm (W) *200mm (L) 的尺寸，并在200mm長度方向上沖切出60mm (W) *60mm (L)極耳，作 為正極片。
將85wt。/?；钚蕴俊?wt.。/。導電炭黑干混l~2h，同時將5wt.% LA132、 3 wt.% CMC以及適量水在另一個容器中混合2 3h，然后將LA132、 CMC的 混合物倒入活性炭與導電炭黑的混合物中繼續(xù)攪拌5~6h，在達到所需粘度后 停止攪拌。將混好的混合物涂覆在厚度為30pm的光面鋁箔上，控制極片單 面厚度為150jim，烘干后將極片分切成122mm (W) *202mm (L)的尺寸，并在202mm長度方向上沖切出60mm (W) *60mm (L)極耳，極耳的位置 與正極片的極耳交錯，極耳間距控制在50mm，作為負極片。
采用單層PP和PE復合膜作為隔膜，取沖切好的正負極片各40片按照 正極片、隔膜、負極片、隔膜的方式逐步疊加后，用高溫膠帶固定隔膜的末 端，作為極群；然后將極群封裝入鋁塑膜外殼中，引出極耳采用鋁片，同側(cè) 輸出(見圖1)。'
采用1.Omol/L的四氟硼酸四乙基銨作為電解質(zhì)、碳酸乙烯脂和碳酸二乙 酯為溶劑，注液量控制在195g，即可制成容量為4000F的單體有機超電容， 其峰值比功率在8000w/kg以上。 實施例3
將87wt。/?；钚蕴?、8wty。導電炭黑干混l~2h，同時將5wty。 PVDF、適 量NMP在另一個容器中混合2~3h,然后將PVDF和NMP的混合物倒入活 性炭與導電炭黑的混合物中繼續(xù)攪拌5 6h，在達到所需粘度后停止攪拌。將 混好的混合物涂覆在厚度為30pm的腐蝕鋁箔上，控制極片單面厚度為 120)im，烘干后將極片分切成150mm (W) *200mm (L)的尺寸，并沖切出 100mm (W) *100mm (L)極耳，作為正極片。
將85wt。/?；钚蕴俊?wt /。導電炭黑干混l~2h，同時將5wt.% LA132、 3 wt.% CMC以及適量水在另一個容器中混合2 3h，然后將LA132、 CMC的 混合物倒入活性炭與導電炭黑的混合物中繼續(xù)攪拌5 6h，在達到所需粘度后 停止攪拌。將混好的混合物涂覆在厚度為30pm的腐蝕鋁箔上，控制極片單 面厚度為120pm，烘干后將極片分切成152mm (W) *202mm (L)的尺寸， 并沖切出100mm (W) *100mm (L)極耳，作為負極片。
采用單層PP膜作為隔膜，取沖切好的正負極片各40片按照正極片、隔 膜、負極片、隔膜的方式逐步疊加后，用高溫膠帶固定隔膜的末端，作為極 群；然后將極群封裝入鋁塑膜外殼中，引出極耳采用鋁鎳片，兩端輸出(見 圖2)。
采用l.Omol/L的四氟硼酸四乙基銨作為電解質(zhì)、碳酸乙烯脂和碳酸二乙酯為溶劑，注液量控制在l卯g，即可制成容量為4000F的單體有機超電容， 其峰值比功率在9600w/kg以上。
權(quán)利要求
1、一種大容量軟包裝有機超電容制作方法，其特征在于以活性炭作為主要活性物質(zhì)、以腐蝕鋁箔或光面鋁箔作為集流體制成正負極片，然后將涂有活性物質(zhì)的正負極片和隔膜逐個疊加制成極群并引出極耳，以鋁塑膜作為外殼，注入電解液后，制成單體大容量軟包裝有機超電容。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的集流體的厚度為15 50ijjti。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于正負極活性物質(zhì)中活性炭 的含量為60 92wt.%，導電炭黑的含量為2~7wt.°/。， LA132、 PVDF或PTFE 的含量為0.2~5wt.%， CMC的含量為1~3 wt.%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于活性物質(zhì)采用水或NMP制 成正負極漿料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的隔膜為PP膜、PE 膜或PP/PE膜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的極耳采用鋁片、鎳 片或鋁鎳片中的一種或兩種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的極耳的寬度為 60mm~ 150mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的極耳的輸出方 式為兩端或同側(cè)輸出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于電解液中的電解質(zhì)采用四 氟硼酸四乙基銨或四氟硼酸甲基三乙基銨中的一種或兩種。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于電解液中電解質(zhì)的溶劑采 用碳酸乙烯脂和碳酸二乙脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大容量軟包裝有機超電容制作方法，以活性炭作為主要活性物質(zhì)、以腐蝕鋁箔或光面鋁箔作為集流體制成正負極片，然后將涂有活性物質(zhì)的正負極片和隔膜逐個疊加制成極群并引出極耳，以鋁塑膜作為外殼，注入電解液后，制成單體大容量軟包裝有機超電容。本方法得到的有機超電容，其單體容量可以達到4000F以上，峰值比功率可以達到8000w/kg以上。
文檔編號H01G9/155GK101656155SQ200910183500
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者佘沛亮, 張海林, 黎彬興 申請人:南京雙登科技發(fā)展研究院有限公司