本實(shí)用新型涉及電能的存儲裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電解液與電極之間反應(yīng)的比表面積和反應(yīng)速率高的圓柱電容。

背景技術(shù)：

超級電容器作為一種新型儲能裝置，是一種介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間具有快速充放電的新型功率型能源存儲設(shè)備。由于其具有較高的能量密度和功率密度、較寬的工作溫度范圍以及優(yōu)異的循環(huán)性能等特點(diǎn)在航空航天、國防數(shù)字通信設(shè)備、電源供應(yīng)、存儲備份系統(tǒng)以及先進(jìn)的汽車如混合動力汽車和燃料電池汽車等方面都有很廣闊的應(yīng)用前景。

電極材料和結(jié)構(gòu)是超級電容器的關(guān)鍵，提高超級電容器的能量密度、功率密度和循環(huán)壽命，主要通過電極材料的比表面積、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及超級電容結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。

圖1示出了作為現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)卷繞狀的圓柱式超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述圓柱式超級電容器包括隔膜1＇、活性炭纖維布2＇、光箔3＇、鋁殼4＇、引線5＇。在活性纖維布2＇上面涂布了一些碳基的電極材料，這些電極材料通過卷繞一層一層地圍繞在圓柱的中軸線上，再在圓柱內(nèi)空腔內(nèi)注入電解液即可發(fā)生電極材料和電解液之間的反應(yīng)。隔膜2＇是為了防止不同層之間的電極材料相互反應(yīng)，并且提供同一層之間兩片電極材料離子交換的通道。光箔3＇是為了提供導(dǎo)電性，并且連接正負(fù)兩級，鋁殼4＇起到保護(hù)和支持作用，最后引線5＇抽頭處正負(fù)極，使得超級電容器可以接入外部元件中使用。

上述這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的柱式超級電容器有一些缺陷：負(fù)極、正極與電解液之間的接觸面積有限，而且，活性碳電極能吸附帶電離子的部分只存在于與電解液接觸的表面，在所述負(fù)極與正極材料的內(nèi)部難以吸附足夠的帶電離子，造成所述超級電容不但無法儲層較大能量，而且比電容也較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種正負(fù)極之間反應(yīng)的接觸面積大，比電容和功率密度大的圓柱電容。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種圓柱電容，其特征在于：包括圓柱形外殼，所述圓柱形外殼內(nèi)從上到下設(shè)置有兩組以上的電極組，每個(gè)電極組包括一個(gè)正電極組和一個(gè)負(fù)電極組，所述正電極組包括正電極齒連接件以及間隔的固定在所述正電極齒連接件上的若干個(gè)正電極齒，所述負(fù)電極組包括負(fù)電極齒連接件以及間隔的固定在所述負(fù)電極齒連接件上的若干個(gè)負(fù)電極齒，每組電極組中負(fù)電極齒對應(yīng)的插入到正電極齒之間，所述外殼內(nèi)壁的左側(cè)設(shè)有正極集電極，所述外殼內(nèi)壁的右側(cè)設(shè)有負(fù)極集電極，每組電極組中正電極組與所述正極集電極電連接，每組電極組中負(fù)電極組與所述負(fù)極集電極電連接，正電極引線的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內(nèi)并與所述正極集電極電連接，負(fù)電極引線的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內(nèi)并與所述負(fù)極集電極電連接，所述外殼內(nèi)填充有電解液。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述電極組與電極組之間設(shè)置有隔膜層。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述隔膜層為聚丙烯膜。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述外殼包括鋼桶，所述鋼桶的上端開口通過上端蓋進(jìn)行封閉，所述鋼桶的下端開口通過下端蓋進(jìn)行封閉，所述鋼桶的內(nèi)壁設(shè)有絕緣橡膠層，所述上端蓋與鋼桶的連接處以及下端蓋與鋼桶的連接處設(shè)有密封膠圈。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述正極集電極包括第一水平部以及與所述第一水平部垂直連接的第一豎直部，所述第一豎直部固定在所述外殼的左側(cè)，所述第一水平部與最上側(cè)的正電極組的正電極齒連接件固定接，所有的正電極組通過金屬線與所述第一豎直部電連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述負(fù)極集電極包括第二水平部以及與所述第二水平部垂直連接的第二豎直部，所述第二豎直部固定在所述外殼的右側(cè)，所述第二水平部與最下側(cè)的負(fù)電極組的負(fù)電極齒連接件固定接，所有的負(fù)電極組通過金屬線與所述第二豎直部電連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述正、負(fù)電極齒的高度為1.2mm-1.8mm。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述正電極齒連接件和負(fù)電極齒連接件為圓盤狀，其直徑為2cm-2.5cm。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述正電極齒的表面涂覆有正電極活性物質(zhì)，所述負(fù)電極齒的表面涂覆有負(fù)電極活性物質(zhì)。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：與傳統(tǒng)的柱式超級電容器不同之處在于，所述圓柱電容采用了正電極齒與負(fù)電極齒之間相互交疊嚙合的方式，大大增加了原有電容的比表面積，也使得電容器在比電容以及充放電速度上有了顯著的提升；此外，由于所述電容內(nèi)部電極組的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要而變更，所以該結(jié)構(gòu)的靈活性和可變性很強(qiáng)，可以適應(yīng)不同的實(shí)際需要。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中圓柱形電容器的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述電容中兩組電極組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述電容中任意一個(gè)負(fù)電極組的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例所述電容的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、圓柱形外殼2、電極組3、正電極組4、負(fù)電極組5、正電極齒連接件6、正電極齒7、負(fù)電極齒連接件8、負(fù)電極齒9、正極集電極10、負(fù)極集電極11、正電極引線12、負(fù)電極引線13、隔膜層14、金屬線1-1、鋼桶1-2、上端蓋1-3、下端蓋1-4、密封膠圈9-1、第一水平部9-2、第一豎直部10-1、第二水平部10-2、第二豎直部；1＇、隔膜、2＇活性炭纖維布、3＇光箔、4＇鋁殼5＇、引線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

如圖4所示，本實(shí)用新型公開了一種圓柱電容，包括圓柱形外殼1，所述絕緣殼體用于保護(hù)所述電容內(nèi)部的器件，并為所述電容中的電解質(zhì)提供容置腔。所述圓柱形外殼1內(nèi)從上到下設(shè)置有兩組以上的電極組2，需要說明的是，所述電極組2的具體個(gè)數(shù)可以根據(jù)電容的容量、高度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如圖2和圖3所示，每個(gè)電極組2包括一個(gè)正電極組3和一個(gè)負(fù)電極組4，且所述正電極組3位于上側(cè)，負(fù)電極組4位于下側(cè)。所述正電極組3包括正電極齒連接件5以及間隔的固定在所述正電極齒連接件5上的若干個(gè)正電極齒6。所述負(fù)電極組4包括負(fù)電極齒連接件7以及間隔的固定在所述負(fù)電極齒連接件7上的若干個(gè)負(fù)電極齒8，每組電極組2中負(fù)電極齒8對應(yīng)的插入到正電極齒6之間。

如圖4所示，所述外殼內(nèi)壁的左側(cè)設(shè)有正極集電極9，所述外殼內(nèi)壁的右側(cè)設(shè)有負(fù)極集電極10，每組電極組2中正電極組3與所述正極集電極9電連接，每組電極組中負(fù)電極組4與所述負(fù)極集電極10電連接。正電極引線11的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內(nèi)并與所述正極集電極9電連接，負(fù)電極引線12的一端位于所述外殼外，另一端延伸至所述外殼內(nèi)并與所述負(fù)極集電極10電連接，所述外殼內(nèi)填充有電解液。

需要說明的是，正電極引線11和負(fù)電極引線12不能與所述外殼電連接，因此，所述正電極引線11和負(fù)電極引線12可以為裸銅線包裹絕緣層的設(shè)置。此外，所述電解液可以為現(xiàn)有技術(shù)中的電解液，還可以是溶質(zhì)為四氟硼酸四乙基銨和甲基三乙基四氟硼酸銨的混合物，溶劑為乙腈的混合物。如果所述電解液采用有機(jī)電解液，可以避免水基材料對所述金屬殼體的腐蝕，同時(shí)，水系電解液在高于1V時(shí)便會分解產(chǎn)生氣體而有機(jī)電解液的離子分解電壓在2-4V，有利于電極獲得寬的工作電壓窗口，從而提高超級電容的能量密度；另外，有機(jī)電解液還有耐高壓以及工作溫度范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。

如圖4所示，所述電極組2與電極組2之間設(shè)置有隔膜層13。所述電容對電極組2間隔膜層的材料有特殊的要求，首先，必須要滿足它是電子的絕緣體，離子的良導(dǎo)體，這樣才能保證電極組2之間不會因?yàn)殡娮哟┮苹蛑苯咏佑|而導(dǎo)致極間短路，又能使得電解液離子能順利穿過進(jìn)行氧化還原反應(yīng)；其次，隔膜層需要有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，且有比較強(qiáng)的吸液、保液性；同時(shí)，仍需具備高機(jī)械強(qiáng)度，高隔離性能的特點(diǎn)；最后，隔膜的組織成分應(yīng)該均勻，平整，厚度一致，無機(jī)械雜質(zhì)，具有一定的柔韌性。因此，本實(shí)施例中所使用的隔膜采用日本NKK公司生產(chǎn)的聚丙烯膜。

優(yōu)選的，如圖4所示，所述外殼的內(nèi)壁不能導(dǎo)電，且需要較高的強(qiáng)度以保護(hù)所述電容內(nèi)的器件，因此，所述外殼包括鋼桶1-1，所述鋼桶1-1的上端開口通過上端蓋1-2進(jìn)行封閉，所述鋼桶1-1的下端開口通過下端蓋1-3進(jìn)行封閉。所述鋼桶1-1的內(nèi)壁設(shè)有絕緣橡膠層，所述上端蓋1-2與鋼桶1-1的連接處以及下端蓋1-3與鋼桶1-1的連接處設(shè)有密封膠圈1-4，可以有效的防止電解液泄露。

優(yōu)選的，如圖4所示，所述正極集電極9包括第一水平部9-1以及與所述第一水平部9-1垂直連接的第一豎直部9-2。所述第一豎直部9-2固定在所述外殼的左側(cè)，所述第一水平部9-1與最上側(cè)的正電極組3的正電極齒連接件5固定接，所有的正電極組3通過金屬線14與所述第一豎直部9-2電連接。優(yōu)選的，如圖4所示，所述負(fù)極集電極10包括第二水平部10-1以及與所述第二水平部10-1垂直連接的第二豎直部10-2，所述第二豎直部10-2固定在所述外殼的右側(cè)。所述第二水平部10-1與最下側(cè)的負(fù)電極組4的負(fù)電極齒連接件7固定接，所有的負(fù)電極組4通過金屬線14與所述第二豎直部10-2電連接。所述集電極可以采用表面經(jīng)磨砂處理的鋁箔。

此外，需要說明的是，最上側(cè)的正電極組3可以通過正極集電極將其位置固定，而最下側(cè)的負(fù)電極組4可以通過負(fù)極集電極將其位置固定。而位于中間的正電極組3和負(fù)電極組4可以通過與所述集電極電連接的金屬線將其位置固定。通過設(shè)置所述正極集電極和負(fù)極集電極，可有效的防止正負(fù)極之間的錯(cuò)亂。

進(jìn)一步的，所述正電極齒6的表面涂覆有正電極活性物質(zhì)，所述負(fù)電極齒8的表面涂覆有負(fù)電極活性物質(zhì)。所述正電極活性物質(zhì)和負(fù)電極活性物質(zhì)可以為現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種或幾種的混合物。所述正電極齒和負(fù)電極齒可以由正（負(fù)）極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑（乙炔黑）和粘合劑（導(dǎo)電膠水：PTFE）配合而成的。所述正（負(fù)）極片是將上述合成出來的正（負(fù)）極材料涂布到泡沫鎳上后經(jīng)過7-10Mpa的液壓形成的。所述正（負(fù)）極活性物質(zhì)應(yīng)該均勻涂布到泡沫鎳的兩側(cè)，使得經(jīng)過液壓處理后的正（負(fù)）極片正反兩面都附著有正（負(fù)）極活性物質(zhì)。

優(yōu)選的，所述正、負(fù)電極齒6，8的高度為1.2mm-1.8mm。所述正電極齒連接件5和負(fù)電極齒連接件7為圓盤狀，其直徑為2cm-2.5cm。需要說明的是，所述正、負(fù)電極齒6，8的高度以及正電極齒連接件5和負(fù)電極齒連接件7的直徑，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以根據(jù)電容的容量以及外殼的尺寸等作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。