本實(shí)用新型涉及一種超級電容器單體，屬儲能器件新型設(shè)計(jì)及其制作方法領(lǐng)域，尤其涉及一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體，具體適用于在不注入電解液的基礎(chǔ)上，簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。

背景技術(shù)：

超級電容器是一種儲能器件，有高功率性能，在新能源汽車、風(fēng)力發(fā)電、軌道交通等領(lǐng)域有眾多應(yīng)用。超級電容器按照其儲能機(jī)制不同可分為雙電層超級電容和贗電容兩類，其中，雙電層超級電容器主要是物理吸附離子產(chǎn)生電勢差儲存能量，而贗電容是以氧化還原反應(yīng)儲能，兩者相比較，雙電層有更大的放電倍率，贗電容有更高的能量密度。

雙電層超級電容器根據(jù)其所用電解液不同可分為無機(jī)雙電層超級電容器和有機(jī)雙電層超級電容器。目前，國際上主要的超級電容器產(chǎn)品是有機(jī)雙電層超級電容器，但有機(jī)雙電層超級的制作成本過高，應(yīng)用范圍較窄。

授權(quán)公告號為CN201514861U，授權(quán)公告日為2010年6月23日的發(fā)明專利公開了一種超級電容器，包括軟包裝薄膜、電解液、電容器芯、正極極耳和負(fù)極極耳；電容器芯由正極片、多孔隔離膜和負(fù)極片依次相間疊加在一起組成；每片正極片的一端的端部有空白正極集流體，每片負(fù)極片的一端的端部有空白負(fù)極集流體；正極極耳與負(fù)極極耳位于電容器芯的兩端；所述正極片、負(fù)極片為2至10組，各組空白正極集流體的位置相互錯(cuò)開，各組空白負(fù)極集流體的位置相互錯(cuò)開且位于電容器芯的另一端的端部。雖然該發(fā)明通過增加極耳厚度、總面積的方式，減小了發(fā)熱量，避免了正、負(fù)極極耳間的短路，但其仍舊具有以下缺陷：

首先，該設(shè)計(jì)為有機(jī)電容，在封裝正極極片、負(fù)極極片前，需要專門注入電解液，即對正極極片、負(fù)極極片進(jìn)行浸泡；

其次，該設(shè)計(jì)中的正極極片、負(fù)極極片上都包裹有隔離膜，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本較高，而且隔離膜會對正極極片、負(fù)極極片之間的通路形成阻礙，降低電容器質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的需要專門注入電解液、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的缺陷與問題，提供一種不用注入電解液、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低的無機(jī)疊片軟包超級電容器單體。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體，包括鋁塑膜及封裝于其內(nèi)部的電極極片、隔膜，且電極極片雙面涂布；

所述電極極片的數(shù)量為等于二或大于二，相鄰的電極極片之間設(shè)置有一個(gè)隔膜，電極極片、隔膜的疊加方式為一一層疊，相鄰的電極極片的極性相反，極性相同的電極極片的極耳連接為一體以構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述超級電容器單體還包括一個(gè)電解液層，該電解液層位于相鄰的電極極片之間，電解液層包括隔膜與電解液，隔膜位于電解液層的中部，隔膜的內(nèi)、外部均設(shè)置有電解液，且電極極片上與電解液層相接觸的一面內(nèi)設(shè)置有電解液。

所述電解液為無機(jī)電解液，溶質(zhì)為KOH、NaOH、LiOH、K2SO4或Li2SO4的任意組合，溶劑為去離子水。

所述電解液層內(nèi)的電解液為與電解液層相接觸的電極極片經(jīng)加壓后滲透所得。

所述電解液層內(nèi)的電解液還包括加壓前在隔膜內(nèi)注入的電解液。

所述超級電容器單體中，最上方一個(gè)電極極片的頂面、最下方一個(gè)電極極片的底面均為無電解液的干燥面。

所述超級電容器單體的電壓小于0.1V。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：

1、本實(shí)用新型一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體中，以在相鄰極片之間設(shè)置電解液層的方式節(jié)省了注入電解液這一操作，不僅節(jié)省了人力成本，而且降低了材料成本，此外，電解液層通過干燥、疊片、壓成操作實(shí)現(xiàn)，不僅簡化了本設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，而且操作難度較低，易于實(shí)現(xiàn)。因此，本實(shí)用新型不僅不用注入電解液，而且結(jié)構(gòu)簡單、成本較低。

2、本實(shí)用新型一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體中，對電容器漿料的性質(zhì)，從組成成分、粘度、固含量上都進(jìn)行了限定，其目的在于配合干燥、壓成操作的實(shí)現(xiàn)，確保電解液層的實(shí)現(xiàn)，以確保壓成時(shí)，電極極片上的電解液能滲透到隔膜中，正負(fù)極片、隔膜之間形成通路，提高電容器質(zhì)量。因此，本實(shí)用新型不僅不用注入電解液，而且電容器質(zhì)量較高。

3、本實(shí)用新型一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體中，對電解液的性質(zhì)，從組成成分、濃度上都進(jìn)行了限定，其目的在于配合干燥、壓成操作的實(shí)現(xiàn)，確保電解液層的實(shí)現(xiàn)，以確保壓成時(shí)，電解液具備一定的滲透能力，既能滲透到隔膜中，又能確保電極極片上含有電解液，從而在正負(fù)極片、隔膜之間形成通路，確保電容器質(zhì)量。因此，本實(shí)用新型不僅不用注入電解液，而且電容器質(zhì)量較高。

4、本實(shí)用新型一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體中，電極極片、隔膜的組裝方式為間隔的、一一層疊，電極極片的數(shù)量為等于二或大于二，相鄰的電極極片的極性相反，極性相同的電極極片的極耳連接為一體以構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且相對于卷繞結(jié)構(gòu)而言，其設(shè)備成本（疊片設(shè)備只要10萬左右，而卷繞設(shè)備則需要上百萬）、操作難度都大為降低，從而在整體上降低了本設(shè)計(jì)的制造成本。因此，本實(shí)用新型的成本較低。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中電極極片為二片時(shí)的爆炸視圖。

圖3是本實(shí)用新型中電極極片為三片時(shí)的爆炸視圖。

圖4是本實(shí)用新型中電極極片為四片時(shí)的爆炸視圖。

圖中：電極極片1、隔膜2、電解液層3、極耳4。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參見圖1至圖4，一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體，包括鋁塑膜及封裝于其內(nèi)部的電極極片1、隔膜2，且電極極片1雙面涂布；

所述電極極片1的數(shù)量為等于二或大于二，相鄰的電極極片1之間設(shè)置有一個(gè)隔膜2，電極極片1、隔膜2的疊加方式為一一層疊，相鄰的電極極片1的極性相反，極性相同的電極極片1的極耳4連接為一體以構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；

所述超級電容器單體還包括一個(gè)電解液層3，該電解液層3位于相鄰的電極極片1之間，電解液層3包括隔膜2與電解液，隔膜2位于電解液層3的中部，隔膜2的內(nèi)、外部均設(shè)置有電解液，且電極極片1上與電解液層3相接觸的一面內(nèi)設(shè)置有電解液。

所述電解液為無機(jī)電解液，溶質(zhì)為KOH、NaOH、LiOH、K2SO4或Li2SO4的任意組合，溶劑為去離子水。

所述電解液層3內(nèi)的電解液為與電解液層3相接觸的電極極片1經(jīng)加壓后滲透所得。

所述電解液層3內(nèi)的電解液還包括加壓前在隔膜2內(nèi)注入的電解液。

所述超級電容器單體中，最上方一個(gè)電極極片1的頂面、最下方一個(gè)電極極片1的底面均為無電解液的干燥面。

所述超級電容器單體的電壓小于0.1V。

一種上述無機(jī)疊片軟包超級電容器單體的制造方法，該制造方法依次包括混料、涂布、裁剪、裝袋、焊接、抽真空、一封、老化、抽真空、二封；

所述制造方法在涂布、裁剪之間設(shè)置有干燥，在裁剪、裝袋之間依次設(shè)置有疊片、壓成；

所述干燥是指：對涂布后的產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥的溫度為25－40 度，時(shí)間為0－2小時(shí)；

所述疊片是指：將裁剪后的電極極片1與隔膜2進(jìn)行層疊組裝以形成層疊體，層疊組裝依照電極極片1、隔膜2相互間隔的方式進(jìn)行，相鄰的電極極片1之間為一個(gè)隔膜2，相鄰的電極極片1的極性相反，相鄰的電極極片1的極耳4的方向相對，且層疊體的頂面、底面各為一個(gè)電極極片1；

所述壓成是指：用1－10 Mpa的壓力預(yù)壓上述層疊體，保壓1－30分鐘。

所述混料是指先配制電解液，再在電解液中添加活性物質(zhì)、添加劑、粘結(jié)劑，經(jīng)攪拌均勻后獲得粘度為4000－12000 Pa.s，固含量為20－40 %的電容器漿料；

所述電容器漿料的組成成分及其重量份比為：活性物質(zhì)70－95，添加劑0－20，粘結(jié)劑0－10%，其余為電解液，且活性物質(zhì)為活性炭、石墨烯、碳納米管或MOF的任意組合；

所述無機(jī)電解液的溶質(zhì)為KOH、NaOH、LiOH、K2SO4或Li2SO4的任意組合，溶劑為去離子水，濃度為3－6 mol/L。

所述壓成中，在加壓前，在隔膜2的內(nèi)部注入電解液。

所述涂布是指對集流體的正反兩面涂抹電容器漿料；

所述裝袋、焊接、抽真空、一封分別是指：先將壓成后的層疊體裝入鋁塑膜袋中，再將電極極片1上的極耳4按正負(fù)極進(jìn)行對應(yīng)焊接，然后用銅片轉(zhuǎn)換極耳4，再抽真空，最后密封；

所述老化、抽真空、二封分別是指：先對一封后的所得物進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，再抽真空，最后密封以得到所述的超級電容器單體。

本實(shí)用新型的原理說明如下：

本實(shí)用新型的核心在于以電極極片（不專門區(qū)分正極極片、負(fù)極極片，最后以極耳而定）、隔膜一一層疊為基礎(chǔ)，然后在相鄰的電極極片之間設(shè)置有電解液層，該電解液層將隔膜包含于其內(nèi)，隔膜的外部、內(nèi)部都含有電解液（隔膜外部的電解液并不限定于頂部、底部或側(cè)部，只要保證能在正負(fù)極片、隔膜之間形成通路即可，在這個(gè)基礎(chǔ)上，外部電解液的覆蓋范圍越大，效果自然越好，越利于提高電容器質(zhì)量），該電解液來自于電解液層上、下相鄰的電極極片，電極極片在干燥時(shí)并不需要干透（干燥的目的是防止極片吸水，故干燥的溫度要求25－40 度，時(shí)間0－2 h即可，時(shí)間如果超過這個(gè)范圍，水失去太多，會造成內(nèi)阻大，而當(dāng)溫度、涂布后的質(zhì)量合適時(shí)，不用干燥，即干燥時(shí)間為0，也可以直接使用），而是蘊(yùn)含有電解液，然后在壓成時(shí)，電極極片蘊(yùn)含的電解液就會滲透入隔膜中，從而潤濕隔膜，進(jìn)而在正負(fù)極片、隔膜之間形成通路，壓成的壓力大小與極片厚度、電解液的多少相關(guān)，其核心目的是要讓電解液滲透隔膜。

電極極片的數(shù)量為二時(shí)：參見圖2，頂部的正極極片、底部的負(fù)極極片之間設(shè)置有隔膜，隔膜的周邊包裹有電解液層，隔膜的外部有電解液。

電極極片的數(shù)量為三時(shí)：參見圖3， 頂部、底部的都為正極極片，中間的為負(fù)極極片，相鄰極片之間為隔膜。

電極極片的數(shù)量為四時(shí)：參見圖4， 正極極片、負(fù)極極片的數(shù)量都為兩片。

活性物質(zhì)70－95：在保證極片質(zhì)量的前提下，活性物質(zhì)越多越好，活性物質(zhì)中的MOF為一種電容器活性炭物質(zhì)材料名稱簡寫，全稱為金屬有機(jī)框架化合物。

添加劑0－20：主要是導(dǎo)電劑，添加一定量的導(dǎo)電劑可以降低電容器內(nèi)阻，提高電容器性能，但不能加太多，否則影響電容器容量。

粘結(jié)劑0－10：粘結(jié)劑作為粘結(jié)活性物質(zhì)的材料，其用量不能超過此范圍，否則影響容量。

實(shí)施例1：

參見圖1至圖4，一種無機(jī)疊片軟包超級電容器單體，包括鋁塑膜及封裝于其內(nèi)部的電極極片1、隔膜2，且電極極片1雙面涂布；所述電極極片1的數(shù)量為等于二或大于二，相鄰的電極極片1之間設(shè)置有一個(gè)隔膜2，電極極片1、隔膜2的疊加方式為一一層疊，相鄰的電極極片1的極性相反，極性相同的電極極片1的極耳4連接為一體以構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)；所述超級電容器單體還包括一個(gè)電解液層3，該電解液層3位于相鄰的電極極片1之間，電解液層3包括隔膜2與電解液，隔膜2位于電解液層3的中部，隔膜2的內(nèi)、外部均設(shè)置有電解液，且電極極片1上與電解液層3相接觸的一面內(nèi)設(shè)置有電解液。

一種上述無機(jī)疊片軟包超級電容器單體的制造方法，該制造方法依次包括混料、涂布、裁剪、裝袋、焊接、抽真空、一封、老化、抽真空、二封；所述制造方法在涂布、裁剪之間設(shè)置有干燥，在裁剪、裝袋之間依次設(shè)置有疊片、壓成；

所述干燥是指：對涂布后的產(chǎn)物進(jìn)行干燥，干燥的溫度為25－40 度，時(shí)間為0－2小時(shí)；

所述疊片是指：將裁剪后的電極極片1與隔膜2進(jìn)行層疊組裝以形成層疊體，層疊組裝依照電極極片1、隔膜2相互間隔的方式進(jìn)行，相鄰的電極極片1之間為一個(gè)隔膜2，相鄰的電極極片1的極性相反，相鄰的電極極片1的極耳4的方向相對，且層疊體的頂面、底面各為一個(gè)電極極片1；

所述壓成是指：用1－10 Mpa的壓力預(yù)壓上述層疊體，保壓1－30分鐘。

實(shí)施例2：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

所述電解液層3內(nèi)的電解液為與電解液層3相接觸的電極極片1經(jīng)加壓后滲透所得。優(yōu)選方案，所述電解液層3內(nèi)的電解液還包括加壓前在隔膜2內(nèi)注入的電解液，其在制造時(shí)，就需要在壓成步驟中，在加壓前，在隔膜2的內(nèi)部先注入電解液。

實(shí)施例3：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

所述混料是指先配制電解液，再在電解液中添加活性物質(zhì)、添加劑、粘結(jié)劑，經(jīng)攪拌均勻后獲得粘度為4000－12000 Pa.s，固含量為20－40 %的電容器漿料；

所述電容器漿料的組成成分及其重量份比為：活性物質(zhì)70－95，添加劑0－20，粘結(jié)劑0－10%，其余為電解液，且活性物質(zhì)為活性炭、石墨烯、碳納米管或MOF的任意組合；

所述無機(jī)電解液的溶質(zhì)為KOH、NaOH、LiOH、K2SO4或Li2SO4的任意組合，溶劑為去離子水，濃度為3－6 mol/L。

實(shí)施例4：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：

所述涂布是指對集流體的正反兩面涂抹電容器漿料；

所述裝袋、焊接、抽真空、一封分別是指：先將壓成后的層疊體裝入鋁塑膜袋中，再將電極極片1上的極耳4按正負(fù)極進(jìn)行對應(yīng)焊接，然后用銅片轉(zhuǎn)換極耳4，再抽真空，最后密封；

所述老化、抽真空、二封分別是指：先對一封后的所得物進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，再抽真空，最后密封以得到所述的超級電容器單體。

實(shí)施例5：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：干燥的溫度為0度。

實(shí)施例6：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：壓成的時(shí)間為5分鐘。

實(shí)施例7：

基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于：干燥、壓成的操作要求分別是以下幾組資料：

干燥的溫度為25度，時(shí)間為2小時(shí)，壓成為用1Mpa的壓力預(yù)壓上述層疊體，保壓30分鐘；

干燥的溫度為40度，時(shí)間為5分鐘，壓成為用10Mpa的壓力預(yù)壓上述層疊體，保壓1分鐘；

干燥的溫度為30度，時(shí)間為65分鐘，壓成為用5Mpa的壓力預(yù)壓上述層疊體，保壓15分鐘。