專利名稱：固體陶瓷大功率電容電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電容電池，特別是一種能存儲(chǔ)巨大電能的固體陶瓷大功率電容電池。
背景技術(shù)：
汽車新能源技術(shù)是高科技發(fā)展方向之一，由于現(xiàn)有的電能儲(chǔ)存技術(shù)非常薄弱， 導(dǎo)致電動(dòng)車不能大量普遍推廣應(yīng)用，其主要問(wèn)題就是電池如鉛酸電池能量密度只有 0.04、.06kwh/kg，儲(chǔ)電量少、體積大、重量重，并存在嚴(yán)重的環(huán)保問(wèn)題。又如鐵鋰電池費(fèi)用昂貴，一輛汽車需要纊10萬(wàn)元，性價(jià)比不高，鐵鋰電池能量密度為0. 08、. 3 kwh/kg, 一般170AH/kg，由于它的儲(chǔ)能過(guò)程是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，在充放電時(shí)不斷的進(jìn)行電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，鋰離子在反復(fù)充放電時(shí)會(huì)從電極上流失，電極在化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)被腐蝕，造成使用壽命短，平均充放電在200(Γ3000次。由于電池容量低導(dǎo)致行駛距離短，充電速度慢需要建設(shè)大規(guī)模的充電站，使電動(dòng)汽車難以達(dá)到價(jià)廉物美的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，電容器技術(shù)也得到了逐步發(fā)展，電容器經(jīng)歷了從普通電容器到電解電容器，從電能電容器到超級(jí)電容器，從超級(jí)電容器又發(fā)展電化學(xué)超容和超級(jí)平板電解電容器。電化學(xué)電容包括雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容器，電容量大了就是大功率電池，電化學(xué)超級(jí)電容可以做到> 5000F的容量，但存在耐壓低，體積大，采用水溶液電介質(zhì)， 夏季高溫漏電大，冬季結(jié)冰凝固損壞等問(wèn)題。超級(jí)電容可以大電流充放電，在上海世博會(huì)上成功的安裝在電動(dòng)大巴車上使用，但是電池體積十分巨大，充電后只能開(kāi)幾公里至幾十公里，而且價(jià)格較高難以接受。立源的混合電容電池是目前最先進(jìn)的，但它是鋰電池和超容二者混合，價(jià)格沒(méi)有降低反而更貴，壽命也只是2000次。到目前為止所有市場(chǎng)的電池都是化學(xué)或半化學(xué)的電池。中國(guó)專利01807047. 7公開(kāi)了一種鈦氧化膜的形成方法和鈦電解電容器，采用金屬鈦材和鈦酸酯來(lái)制造二氧化鈦介電層，在金屬鈦板涂覆鈦酸酯，經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)來(lái)制備二氧化鈦介電層，并用于制造大容量鈦電解電容器，其二氧化鈦介電層的制備太麻煩，需要多次高溫?zé)Y(jié)。并介紹用水溶液來(lái)制備二氧化鈦大電容，漏電流很大，不成功。中國(guó)專利200710165636. 1公開(kāi)了一種超級(jí)電容器及其制造方法，采用鋁、鋁箔片，銅、不銹鋼或鎳作為電極，需要使用液體電介質(zhì)，盡管容量很大，但也存在電介質(zhì)腐蝕和電容器等效串聯(lián)電阻較大的問(wèn)題，由于水溶電介液和有機(jī)電介質(zhì)的電導(dǎo)率很低，導(dǎo)致電容器的等效串聯(lián)電阻很大。在大電流充放電時(shí)就會(huì)很快發(fā)熱，影響使用壽命。中國(guó)專利200910049(^9.8公開(kāi)了一種大功率的超級(jí)電容動(dòng)力電池，能作為動(dòng)力電池的超級(jí)電容，采用鈦鋁合金40/60簿箔片用鹽酸腐蝕掉金屬鋁成分，制得高比表面積的多孔骨架，再在多孔骨架上制得二氧化鈦介電層。這樣其實(shí)不符合客觀規(guī)律，因?yàn)殁佷X合金40/60簿箔片就很難成功，鈦的溶點(diǎn)高至1680度，鋁的溶點(diǎn)很低，達(dá)到鈦的溶點(diǎn)時(shí)鋁燒光了，要制得40/60鈦鋁合金很難，鈦材中鋁越多硬度越高，高到脆化不可能制成鈦簿箔片，且要在鈦簿箔片上制得500nm金紅石二氧化鈦介電層更難上難，需要很多次高溫充氧形成，工藝指標(biāo)控制非常嚴(yán)格，難以產(chǎn)業(yè)化。[0007]針對(duì)上述存在的問(wèn)題，許多生產(chǎn)廠家和有識(shí)之士都進(jìn)行了卓有成效地開(kāi)發(fā)和研究，但至今尚未有合理的產(chǎn)品面世。發(fā)明內(nèi)容[0008]為克服現(xiàn)有大功率超級(jí)電容電池存在的上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種容量大、充電快、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、成本低、安全環(huán)保的固體陶瓷大功率電容電池，該電池可作為電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、航天及國(guó)防領(lǐng)域的新動(dòng)力電池。[0009]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案，包括殼體、正極接線柱、負(fù)極接線柱，所述的殼體內(nèi)設(shè)有若干片金屬鈦薄板制成的薄網(wǎng)片，薄網(wǎng)片上部設(shè)有極耳，所有極耳固定一體后與正極接線柱固定連接，薄網(wǎng)片的表面固結(jié)一層致密的高介電常數(shù)的陶瓷介電層，陶瓷介電層內(nèi)層為金紅石二氧化鈦隔膜(7)，表層為鈦酸銅鈣陶瓷薄膜，陶瓷介電層表面聚合高分子量的固體導(dǎo)電聚合物，負(fù)極接線柱連接在固體導(dǎo)電聚合物上。[0010]所述的薄網(wǎng)片由純金屬鈦制成，薄網(wǎng)片的厚度為0. 2-0. 3mm，網(wǎng)孔高度H為0. 2 mm,長(zhǎng)度 L 為 0. 3mm。[0011]所述的固體導(dǎo)電聚合物由N-甲基亞乙基二氧吡咯、二芐基亞砜、納米碳管導(dǎo)電劑和鈦酸鋰混合組成。[0012]所述的薄網(wǎng)片采用卷繞或疊片方式制成圓形或方形。[0013]采用上述方法后，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)[0014]1)、固體陶瓷大功率電容電池不是化學(xué)反應(yīng)，是物理的性能，電容量巨大，耐壓又高，并具有充電快，在10秒飛分鐘可達(dá)到額定容量的90%，與汽車加油一樣快捷方便。[0015]2)、因?yàn)闆](méi)有電介液不存在漏液，不產(chǎn)生氣體，使用安全。[0016]3)、壽命長(zhǎng)，可深度充放電上百萬(wàn)次以上，汽車報(bào)廢后電池還可以回收利用。[0017]4)、功率密度高，達(dá)到0. 6kw/kg— 3kw/kg，相當(dāng)于鐵鋰電池的4一5倍。[0018]5)、大電流充放電循環(huán)效率彡90%，過(guò)程損失少，存放一年壓降不超過(guò)IV。[0019]6)、生產(chǎn)、使用、存儲(chǔ)以及拆卸過(guò)程均無(wú)污染，完全符合綠色環(huán)保要求。[0020]7)、原材料廉價(jià)不貴，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，單個(gè)電池工作電壓可達(dá)220V，不需要串聯(lián)，無(wú)需電池平衡保護(hù)器，與鋰電相比大大降低了成本。[0021]8)、超低溫性能好，在-50°C — +100°C正常工作。[0022]9)、檢測(cè)可直接讀出，十分方便。[0023]10)、電池耐壓達(dá)到800V以上，不存在過(guò)沖過(guò)壓損壞電池的現(xiàn)象。[0024]11)、充電簡(jiǎn)單，只要有220V電，就可建充電站。[0025]12)、由于陶瓷介電層內(nèi)層為金紅石二氧化鈦隔膜，表層為鈦酸銅鈣陶瓷薄膜，金紅石二氧化鈦的介電常數(shù)為114，鈦酸銅鈣的介電常數(shù)可達(dá)12000，耐壓達(dá)到800V以上，因此，在相同的體積下，電容量要大很多，可采用220V充電，一個(gè)200F/220V的大功率電容電池存儲(chǔ)的電能比5000F/2. 7V的超級(jí)電容器大很多。


[0026]圖1為本實(shí)用新型的外形示意圖。[0027]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型鈦網(wǎng)片結(jié)構(gòu)示意圖。其中1殼體，2正極接線柱，3負(fù)極接線柱，4極耳，5薄網(wǎng)片，6鈦酸銅鈣陶瓷薄膜， 7金紅石二氧化鈦隔膜，8固體導(dǎo)電聚合物。
具體實(shí)施方式
圖1、圖2和圖3所示，為本實(shí)用新型固體陶瓷大功率電容電池的具體實(shí)施方案，它包括殼體1、正極接線柱2、負(fù)極接線柱3，所述的殼體1內(nèi)設(shè)有若干片薄網(wǎng)片5，薄網(wǎng)片5上部設(shè)有極耳4，所有極耳4點(diǎn)焊固定后與正極接線柱2固定連接，薄網(wǎng)片5的表面固結(jié)一層致密的高介電常數(shù)的陶瓷介電層，陶瓷介電層內(nèi)層為金紅石二氧化鈦隔膜7，表層為鈦酸銅鈣陶瓷薄膜6，陶瓷介電層表面聚合高分子量的固體導(dǎo)電聚合物8，所述的固體導(dǎo)電聚合物 8由N-甲基亞乙基二氧吡咯、二芐基亞砜、納米碳管導(dǎo)電劑和鈦酸鋰混合組成，負(fù)極接線柱 3連接在固體導(dǎo)電聚合物8上。所述的薄網(wǎng)片5由純金屬鈦通過(guò)沖孔、拉網(wǎng)、壓平制成，薄網(wǎng)片的厚度為 0. 2-0. 3mm,網(wǎng)孔高度H為0. 2 mm，長(zhǎng)度L為0. 3mm ；所述的薄網(wǎng)片5采用卷繞或疊片方式制成圓形或方形。
權(quán)利要求1.一種固體陶瓷大功率電容電池，包括殼體(1)、正極接線柱O)、負(fù)極接線柱(3)，其特征是所述的殼體(1)內(nèi)設(shè)有若干片金屬鈦薄板制成的薄網(wǎng)片(5)，薄網(wǎng)片( 上部設(shè)有極耳G)，所有極耳固定一體后與正極接線柱O)固定連接，薄網(wǎng)片(5)的表面固結(jié)一層致密的高介電常數(shù)的陶瓷介電層，陶瓷介電層內(nèi)層為金紅石二氧化鈦隔膜(7)，表層為鈦酸銅鈣陶瓷薄膜(6)，陶瓷介電層表面聚合高分子量的固體導(dǎo)電聚合物(8)，負(fù)極接線柱 (3)連接在固體導(dǎo)電聚合物(8)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體陶瓷大功率電容電池，其特征是所述的薄網(wǎng)片(5)由純金屬鈦制成，薄網(wǎng)片的厚度為0. 2-0. 3mm,網(wǎng)孔高度H為0. 2 mm，長(zhǎng)度L為0. 3mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體陶瓷大功率電容電池，其特征是所述的固體導(dǎo)電聚合物(8)由N-甲基亞乙基二氧吡咯、二芐基亞砜、納米碳管導(dǎo)電劑和鈦酸鋰混合組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體陶瓷大功率電容電池，其特征是所述的薄網(wǎng)片(5)采用卷繞或疊片方式制成圓形或方形。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種固體陶瓷大功率電容電池，包括殼體(1)、正極接線柱(2)、負(fù)極接線柱(3)，所述的殼體(1)內(nèi)設(shè)有若干片薄網(wǎng)片(5)，薄網(wǎng)片(5)上部設(shè)有極耳(4)，所有極耳(4)固定后與正極接線柱(2)連接，薄網(wǎng)片(5)的表面固結(jié)一層陶瓷介電層，陶瓷介電層內(nèi)層為金紅石二氧化鈦隔膜(7)，表層為鈦酸銅鈣陶瓷薄膜(6)，陶瓷介電層表面聚合固體導(dǎo)電聚合物(8)，負(fù)極接線柱(3)連接在固體導(dǎo)電聚合物(8)上。采用上述結(jié)構(gòu)后，具有儲(chǔ)能大、充電快、壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕、成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、大客車、大貨車、大型儲(chǔ)電站、手機(jī)、電腦、太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品、電動(dòng)工具以及航天、航空及國(guó)防軍工等產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H01G4/30GK202258810SQ201120358000
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者李世鋒, 李永麒, 蔣志堅(jiān), 蔣龍友 申請(qǐng)人:浙江世鋒新能源開(kāi)發(fā)有限公司