大容量電容器的制造方法和電容器電池、電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子器件制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種大容量電容器的制造方法和電容器電池、電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002]電容器是最常用的電子器件之一，隨著電子技術(shù)與能源技術(shù)的進步，對高性能大容量電容器的需求日漸增多，比如已成為目前電池研宄重點方向之一的大容量電容器電池，其基礎(chǔ)就是大容量電容器。目前，已經(jīng)研宄的大容量電容器電池均為填充電解液的電容器電池，具有充電時間長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耐壓低的缺點。
[0003]根據(jù)電容器電容量的計算公式:C = Q/U，其中，Q為電容器極板間所存儲的電荷量(K) ;U為電容器兩端電壓(V) ;C是電容器的電容量(F)。而電容器的電容量決定式為:C =ε S/4 JT kd,電容器所儲存的能量為:E = 1/2CU2，其中，ε是一個介電常數(shù)，S為電容器極板的正對面積，d為電容器極板的距離，k是靜電力常量。對于常見的平行板電容器:C= eS/
do
[0004]由上述理論公式可知，決定電容器電容量的是極板面積和極板間的距離，即極板表面積越大，極板間距離越小，則理論上電容器的電容量越大，儲能則和電壓平方成正比。
[0005]因此，如何制作出具有較大比表面積和較小極板間距的電容器，是新一代電容器技術(shù)中的一個重要挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述存在的問題，本發(fā)明提供一種大容量電容器的制造方法和電容器電池、電池組件，用以實現(xiàn)制作出具有較大比表面積、較小極板間距的電容器，以及基于該電容器制作出按需放電的大容量電容器電池的目的。
[0007]本發(fā)明提供了一種大容量電容器的制造方法，包括:
[0008]金屬鹽或金屬氧化物依次通過溶膠、凝膠、陳化和溶劑置換工藝處理，得到金屬氧化物凝膠；
[0009]對所述金屬氧化物凝膠進行干燥處理，得到金屬氧化物氣凝膠；
[0010]將所述金屬氧化物氣凝膠置入隔絕空氣的容器內(nèi)，加熱并噴吹還原材料，以得到還原后的金屬納米顆粒；
[0011]將所述金屬納米顆粒沉積壓實在與所述金屬對應(yīng)的金屬基板上，加熱到預(yù)設(shè)溫度，得到預(yù)設(shè)比表面積的金屬簇極板，所述預(yù)設(shè)溫度低于所述金屬的熔點；
[0012]按預(yù)設(shè)尺寸切割所述金屬簇極板，得到兩塊電容器極板；
[0013]在所述兩塊電容器極板間填充并壓實絕緣材料，并在所述兩塊電容器極板上分別安裝電極，封裝得到大容量電容器。
[0014]本發(fā)明提供了一種電容器電池，包括:
[0015]采用如上方法制得的電容器，以及按需放電控制裝置；
[0016]所述按需放電控制裝置中包括第一尖端電極、第二尖端電極、控制單元、電流計和尖$而電極移動控制部件；
[0017]所述電流計分別與用電負載和所述控制單元連接，所述電流計檢測所述用電負載的實時電流值，并將所述實時電流值發(fā)送給所述控制單元；
[0018]所述第一尖端電極和所述第二尖端電極分別與所述電容器上的兩個電極連接；所述第一尖端電極和所述第二尖端電極安裝在所述尖端電極移動控制部件上，所述尖端電極移動控制部件與所述控制單元連接；
[0019]所述控制單元用于在所述實時電流值與預(yù)設(shè)電流值的差值超過預(yù)設(shè)偏差范圍時，向所述尖端電極移動控制部件發(fā)送控制指令；
[0020]所述尖端電極移動控制部件用于根據(jù)所述控制指令移動所述第一尖端電極和所述第二尖端電極，以使所述第一尖端電極和所述第二尖端電極間的間距滿足所述預(yù)設(shè)偏差的要求。
[0021]本發(fā)明提供了一種電容器電池組件，包括:
[0022]至少兩個如上所述的電容器電池和可變電阻調(diào)節(jié)器；每個所述電容器電池的按需放電控制裝置中還包括電壓計，用于檢測對應(yīng)電容器電池的電壓；
[0023]其中，若所述電容器電池中為所述第一電容器組，則所述至少兩個電容器電池串聯(lián)連接；若所述電容器電池中為所述第二電容器組，則所述至少兩個電容器電池并聯(lián)連接；若所述電容器電池中為所述電容器，則所述至少兩個電容器電池串聯(lián)或并聯(lián)連接；
[0024]所述至少兩個電容器電池中的一個作為工作電容器電池，除所述工作電容器電池之外的其他電容器電池作為補償電容器電池；
[0025]所述可變電阻調(diào)節(jié)器用于對所述工作電容器電池的輸出電壓進行分壓，得到第一預(yù)設(shè)輸出電壓，以使向所述用電負載輸送的所述第一預(yù)設(shè)輸出電壓滿足預(yù)設(shè)工作電壓；
[0026]所述工作電容器電池中的控制單元用于接收所述工作電容器電池中的所述電壓計發(fā)送的所述工作電容器電池的電壓，并在確定所述電壓低于所述第一預(yù)設(shè)輸出電壓時，控制各補償電容器電池依次為所述工作電容器電池補充電量。
[0027]本發(fā)明提供的大容量電容器的制造方法和電容器電池、電池組件，通過對金屬鹽或金屬氧化物進行溶膠-凝膠-陳化-溶劑置換-干燥處理，將金屬化合物制成納米孔洞金屬顆粒，由于該金屬納米顆粒制成的電容器極板存在大量的納米孔洞，使得極板的比表面積大大增加，同時，絕緣材料絕緣性能好，可壓緊到絕緣層很薄，使得電容器的電容量大大增加，同時，絕緣材料耐電壓高，從而基于該大容量電容器可以制得大容量高電壓的電容器電池。另外，由于本電容器電池是純物理電池，因此其充電特性是瞬時快速充電的，只要將直流充電電源接通到電容器電極，即可快速完成充電。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明實施例提供的大容量電容器的制造方法的流程圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實施例提供的電容器電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種電容器電池的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實施例提供的另一種電容器電池的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實施例提供的又一種電容器電池的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實施例提供的電容器電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]圖1為本發(fā)明實施例提供的大容量電容器的制造方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括:
[0035]步驟101、金屬鹽或金屬氧化物依次通過溶膠、凝膠、陳化和溶劑置換工藝處理，得到金屬氧化物凝膠；
[0036]本實施例中的所述金屬鹽，舉例來說比如可以是氯化銅、硫酸銅等，氯化銅或硫酸銅在水和有機溶劑比如乙醇、正己烷或正庚烷的催化作用下，按一定比例添加聚丙烯酸混合攪拌均勻，再加入環(huán)氧丙烷攪拌均勻，靜止一段時間等待凝膠。舉例來說，將氯化銅在乙醇中溶解，如氯化銅在10%重量濃度乙醇溶液中，加入30%重量的去離子水中混合均勻，再加入總重15%的聚丙烯酸攪拌0.5-1小時，在攪拌均勻后，緩慢加入1，2環(huán)氧丙烷，靜置數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘完成溶膠-凝膠過程，得到凝膠。所述金屬氧化物可以是氧化銅或氧化亞銅在酸性狀態(tài)溶解后之后和有機溶劑比如乙醇、正己烷或正庚烷的催化作用下，按一定比例添加聚丙烯酸混合攪拌均勻，再加入環(huán)氧丙烷攪拌均勻，靜止一段時間等待凝膠進行陳化和溶劑置換過程，具體地，所述陳化、溶劑置換過程為將凝膠放入密封容器內(nèi)，室溫或最高不高于50°C，陳化2天-4天，將陳化后的凝膠用乙醇(95%以上)浸泡4-6天，每天更換乙醇，最終制得金屬氧化物凝膠。在上述金屬鹽為氯化銅或硫酸銅的舉例中，制得的為氧化亞銅或氧化銅凝膠。實際上，如果是要制備其他金屬的電容器電極，則制備其他不同金屬的金屬氧化物凝膠，包括并不限于氧化鋁凝膠，氧化鋅凝膠，氧化鈦凝膠，氧化鐵凝膠等。
[0037]步驟102