無隔膜超級電容器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無隔膜超級電容器，其包括封裝于殼體內部的正極極片、負極極片，正極極片包括左集流體和涂覆在左集流體相對負極極片一側面上的正電極；以及相對正電極反向設置于左集流體另一側面的正極絕緣層；負極極片包括與左集流體相對設置的右集流體和涂覆在右集流體相對正電極一側面上的負電極；以及相對負電極反向設置于右集流體另一側面的負極絕緣層；其中，左、右集流體之間的固定間距為0.2cm～5cm。通過將左、右集流體之間保持固定間距在0.2cm～5cm的范圍內，從而使正、負電極在電解液中保持適當的間距，適當的距離使得電極之間的溶液電阻小，具有良好的離子傳輸和電子傳導能力，即相當于具有隔膜的作用。
【專利說明】
無隔膜超級電容器
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種超級電容器，具體涉及一種無隔膜超級電容器。
【背景技術】
[0002] 目前，現有能源緊缺問題日益嚴峻，尋求新的替代能源尤為重要。超級電容器的出 現給能源帶來新的突破。超級電容器作為一種新的能源解決方案得到廣泛關注和應用。超 級電容器的性能、可靠性、安全性和成本問題是其產業化所必須解決的問題。這些問題的解 決將改善人們對超級電容器的認識，同時也使超級電容器的大規模應用成為可能。
[0003]超級電容器組成包括:集流體、電極、隔膜、電解液。超級電容器隔膜材料要求高的 化學穩定性、高孔隙率、高的熱惰性和化學惰性。目前國內的隔膜主要依賴于進口，導致成 本較高。國內廠商也在發展隔膜技術，但是隔膜的穩定性和國外的還是有一定的差距。 【實用新型內容】
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種電極之間的溶液電阻小、且具有良好的離子傳輸和電 子傳導能力的無隔膜超級電容器。
[0005] -種無隔膜超級電容器，其包括
[0006] 封裝于殼體內部、且相對設置的正極極片、負極極片，所述殼體內部充滿電解液；
[0007] 所述正極極片包括左集流體;和涂覆在所述左集流體相對負極極片一側面上的正 電極；以及相對正電極反向設置于所述左集流體另一側面的正極絕緣層；
[0008] 所述負極極片包括與所述左集流體相對設置的右集流體;和涂覆在所述右集流體 相對正電極一側面上的負電極；以及相對負電極反向設置于所述右集流體另一側面的負極 絕緣層；
[0009] 其中，所述左、右集流體之間的固定間距為0.2cm~5cm〇
[0010] 優選的，所述左、右集流體之間的固定間距為2.5cm。
[0011] 優選的，所述正極極片底部設有正極極片固定底座，所述負極極片底部設有負極 極片固定底座。
[0012] 優選的，所述左、右集流體之間的固定間距為〇.2cm。
[0013] 優選的，所述左、右集流體上均設有多個微型小孔，所述正、負電極涂覆于微型小 孔表面。
[0014] 優選的，所述正、負電極相對微型小孔向內凹陷，在集流體上形成嵌套。
[0015] 本實用新型所述無隔膜超級電容器，其通過將左、右集流體之間保持固定間距在 0.2cm~5cm的范圍內，從而使正、負電極在電解液中保持適當的間距，適當的距離使得電極 之間的溶液電阻小，具有良好的離子傳輸和電子傳導能力，即相當于具有隔膜的作用，因 此，本實用新型所述超級電容器不需要隔膜。同時，無隔膜條件下的超級電容器的電容性能 和其循環穩定性得到了有效的提高。本實用新型所述無隔膜超級電容器，其結構簡單，操作 方便，適于廣泛應用。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型所述無隔膜超級電容器的結構示意圖；
[0017] 圖2為本實用新型所述無隔膜超級電容器的另一結構示意圖；
[0018] 圖3為有無隔膜超級電容器在0.02V/S下的循環伏安對比示意圖；
[0019] 圖4位無隔膜超級電容器的循環穩定性示意圖；
[0020] 圖5為本實用新型中具有微型小孔的集流體的結構示意圖；
[0021] 圖6為本實用新型中正、負電極嵌套在集流體上的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明，應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本 實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0023] 如圖1所示，本實用新型提供一種無隔膜超級電容器，其包括封裝于殼體內部、且 相對設置的正極極片10、負極極片20，所述殼體內部充滿濃度為0.5M~6M電解液;所述正極 極片10包括左集流體11;和涂覆在所述左集流體11相對負極極片20-側面上的正電極12; 以及相對正電極12反向設置于所述左集流體11另一側面的正極絕緣層13;所述負極極片20 包括與所述左集流體11相對設置的右集流體21;和涂覆在所述右集流體21相對正電極12- 側面上的負電極22;以及相對負電極22反向設置于所述右集流體21另一側面的負極絕緣層 23;其中，所述左、右集流體11、21之間的固定間距為0 · 2cm~5cm 〇
[0024] 具體的，所述正、負電極12、22是由納米活性物、PVDF、KS-6、SP按85:7:4:4的重量 比混合于適量的NMP中制成的。當左、右集流體11、21之間的固定間距過小時，會造成電極內 部短路；當左、右集流體11、21之間的固定間距過大時，溶液形成的電阻大，電極之間的電場 梯度小，離子的傳輸和電子傳導能力差，使得超級電容器的性能不及有隔膜超級電容器。因 此，通過將左、右集流體11、21之間保持固定間距在0.2cm~5cm的范圍內，從而使正、負電極 12、22在電解液中保持適當的間距，適當的距離使得電極之間的溶液電阻小，具有良好的離 子傳輸和電子傳導能力，即相當于具有隔膜的作用。因此，本實用新型所述超級電容器不需 要隔膜。優選的，所述左、右集流體11、21之間的固定間距為2.5cm。
[0025] 為避免正、負極極片10、20之間不會因為震動形成短路的問題，所述正極極片10底 部設有正極極片固定底座14,所述負極極片20底部設有負極極片固定底座24。通過設置正 極極片固定底座14及負極極片固定底座24，保證了正、負極極片10、20的穩固性能，同時，使 正、負極極片1〇、20之間的間距能夠得到進一步的縮小，優選的，所述左、右集流體之間的固 定間距為0 · 2cm。
[0026] 如圖3所示，由循環伏安測試可以發現，無隔膜條件下的超級電容器電極表面發生 氧化還原反應，使得超級電容器的比電容提高20%左右。電極中的納米結構活性物質屬于 過渡金屬氧化物所發生的氧化還原反應具有可逆性，從而能夠有效提高超級電容器的電容 性能。同時，如圖4所示，無隔膜條件下的超級電容器表現出良好的循環穩定性，在1000次循 環后幾乎沒有發生衰減。所述有隔膜電容器、無隔膜超級電容器、以及具有正、負極極片固 定底座的無隔膜超級電容器的性能對比如下表：
[0027]
[0028] 再者，如圖5所示，所述左、右集流體11、21上均設有多個微型小孔30,由于所述正、 負電極12、22具有一定的張力，且微型小孔30的孔徑較小，因此所述正、負電極12、22在張力 的作用下仍然涂覆于微型小孔30表面。即所述左、右集流體11、21的總體面積變小，而所述 正、負電極12、22的涂覆面積沒有改變，所述集流體單位面積內的活性密度相對提高，進而 提高了超級電容器的電容性能。
[0029] 如圖6所示，如果微型小孔30的孔徑稍大，所述正、負電極12、22的張力無法支撐其 保持水平，所述正、負電極12、22相對微型小孔30向內凹陷，在集流體上形成嵌套，則不僅進 一步提高了集流體單位面積內的活性密度，還增強了正、負電極12、22在集流體上的抓附 力。
[0030] 本實用新型所述無隔膜超級電容器，其通過將左、右集流體11、21之間保持固定間 距在0.2cm~5cm的范圍內，從而使正、負電極12、22在電解液中保持適當的間距，適當的距 離使得電極之間的溶液電阻小，具有良好的離子傳輸和電子傳導能力，即相當于具有隔膜 的作用。因此，本實用新型所述超級電容器不需要隔膜。同時，無隔膜條件下的超級電容器 的電容性能和其循環穩定性得到了有效的提高。本實用新型所述無隔膜超級電容器，其結 構簡單，操作方便，適于廣泛應用。
[0031] 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用 新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保 護范圍之內。
【主權項】
1. 一種無隔膜超級電容器，其特征在于，包括封裝于殼體內部、且相對設置的正極極片 (IO )、負極極片(20 )，所述殼體內部充滿電解液； 所述正極極片（10)包括左集流體(11);和涂覆在所述左集流體（11)相對負極極片(20) 一側面上的正電極（12);以及相對正電極（12)反向設置于所述左集流體（11)另一側面的正 極絕緣層（13); 所述負極極片（20)包括與所述左集流體（11)相對設置的右集流體(21);和涂覆在所述 右集流體(21)相對正電極（12)-側面上的負電極(22);以及相對負電極(22)反向設置于所 述右集流體(21)另一側面的負極絕緣層(23); 其中，所述左、右集流體(11 )、（ 21)之間的固定間距為0.2cm~5cm。2. 根據權利要求1所述無隔膜超級電容器，其特征在于，所述左、右集流體（11)、（21)之 間的固定間距為2 · 5 cm 〇3. 根據權利要求1所述無隔膜超級電容器，其特征在于，所述正極極片（10)底部設有正 極極片固定底座(14)，所述負極極片(20)底部設有負極極片固定底座(24)。4. 根據權利要求3所述無隔膜超級電容器，其特征在于，所述左、右集流體（11)、（21)之 間的固定間距為〇 · 2cm 〇5. 根據權利要求1所述無隔膜超級電容器，其特征在于，所述左、右集流體（11)、（21)上 均設有多個微型小孔(30)，所述正、負電極(12)、（22)涂覆于微型小孔(30)表面。6. 根據權利要求5所述無隔膜超級電容器，其特征在于，所述正、負電極（12)、（22)相對 微型小孔(30)向內凹陷，在集流體上形成嵌套。
【文檔編號】H01G11/52GK205487767SQ201620243502
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】楊昌平, 楊劍, 鄭友蓮, 石大為, 蔡志勇, 王開鷹, 徐玲芳
【申請人】湖北大學, 南京銥方巨人新能源科技有限公司