一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，包括負(fù)極、隔膜、2片以上的正極，其中正極和負(fù)極按照半卷繞半疊片的方式組裝在一起，獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。本發(fā)明專利技術(shù)通過半疊片半卷繞的結(jié)構(gòu)方式組裝正極、負(fù)極、隔膜，不但能減少電池的內(nèi)阻，而且能使用更高，柔韌性差的正極，從而鋰離子超級(jí)電容器具有更高的能量密度。

Inner core structure of lithium ion super capacitor

The invention relates to a lithium ion supercapacitor core structure, including the anode and diaphragm, more than 2 pieces of the cathode, the anode and cathode in half winding half lamination way together, containing more than 3 pieces of positive semi winding type lithium ion capacitor structure. The structure of the invention by semi laminated semi winding assembly cathode and anode, diaphragm, internal resistance can not only reduce the battery, but also can use more positive, poor flexibility, and lithium ion supercapacitor has higher energy density.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)
本專利技術(shù)涉及一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，具體的是涉及一種鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
鋰離子超級(jí)電容器作為超級(jí)電容器的一種類型，同時(shí)具有超級(jí)電容器與鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)，不但高功率密度，安全性好，循環(huán)穩(wěn)定性高，而且具有一定的能量密度，自放電低等優(yōu)點(diǎn)。是一類在移動(dòng)通訊、啟動(dòng)電源、備用電源等領(lǐng)域都有更好的應(yīng)用前景儲(chǔ)能裝置。鋰離子電容器包括正極、負(fù)極，隔膜、電解液以及外殼等組成部分。一般采用兩種組裝方式。1、卷繞式。正極、負(fù)極、隔膜各只有一片，相互平行重疊后，按照一個(gè)方向(如順時(shí)針)卷繞成圓柱狀或者，扁平柱狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的電池的結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)阻低，電池功率密度高，但這種結(jié)構(gòu)的電池對(duì)電極的均一性以及柔韌性要求很高。而實(shí)際上高擔(dān)量的電極的柔韌性和均一性，從工藝上來說，均很難達(dá)到要求。2、疊片式。正極、負(fù)極有很多片，每層的結(jié)構(gòu)中各有一片正極、負(fù)極。隔膜可以是整體一片，或者每層結(jié)構(gòu)一片。通過每層結(jié)構(gòu)的重復(fù)折疊，構(gòu)成一個(gè)軟包裝電池。這種結(jié)構(gòu)對(duì)電極的均一性，要求較低，因?yàn)榭梢酝ㄟ^選擇較均一的電極來組裝電池，同時(shí)對(duì)電極的柔韌性無要求，可以使用足夠高擔(dān)量的電極，但是缺點(diǎn)是，電極結(jié)構(gòu)不緊密，電池內(nèi)阻偏高。綜上兩種方式的電池結(jié)構(gòu)均存在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提出一種新的鋰離子超級(jí)電容器電池組裝方式，以克服上述兩種組裝方式的缺點(diǎn)。為達(dá)到此目的，本專利技術(shù)擬采取如下的技術(shù)方案：本專利技術(shù)提供一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，包括負(fù)極、隔膜、2片以上的正極，其按如下放置過程進(jìn)行組裝獲得，1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對(duì)折形成相互疊合的對(duì)稱的上下二部分，負(fù)極置于對(duì)折的上下二部分之間；2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第一片正極的左側(cè)邊緣向右進(jìn)行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合；獲得1片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第二片正極的右側(cè)邊緣向左進(jìn)行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合；獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；4)正極為3片以上時(shí)，第奇數(shù)片的正極按步驟2)的過程進(jìn)行操作放置，第偶數(shù)片的正極按步驟3)的過程進(jìn)行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。2片以上的片狀正極相互平行。步驟2)中第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣對(duì)齊，即第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣處于同一豎直平面內(nèi)。步驟3)中且第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣對(duì)齊，即第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣處于同一豎直平面內(nèi)。正極和負(fù)極前后方向或上下方向的寬度均小于隔膜上下方向的寬度。正極和負(fù)極均為片狀結(jié)構(gòu)，正極和負(fù)極兩側(cè)表面均設(shè)有活性材料層；正極活性材料為活性炭，負(fù)極活性材料為鈦酸鋰、石墨、硅、錫等具有鋰離子嵌入脫出能力的材料中的一種或者二種以上組成。負(fù)極左右方向的寬度小于等于隔膜左右方向的寬度。所述的正負(fù)極均是按照常規(guī)工藝(包括但不限于涂布、搟壓、噴涂)將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、膠黏劑混合制備而成。活性物質(zhì)的面密度為：0.1-100mgcm-2，其中較優(yōu)的是1-30mgcm-2，活性炭的面密度為：0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2，膠黏劑的面密度為0.01-20mgcm-2，其中較優(yōu)的是0.1-10mgcm-2。所述的隔膜可為聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜，聚乙烯、聚丙烯復(fù)合隔膜、纖維素隔膜、玻璃纖維素隔膜、陶瓷膜等。對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)的有益結(jié)果為：本專利技術(shù)通過半疊片半卷繞的結(jié)構(gòu)方式組裝正極、負(fù)極、隔膜，不但能減少電池的內(nèi)阻，而且能使用更高，柔韌性差的正極，從而鋰離子超級(jí)電容器具有更高的能量密度。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的鋰離子超級(jí)電容器組裝的剖面圖。其中1、正極；2、負(fù)極；3、隔膜。具體實(shí)施方式實(shí)施例1鋰離子超級(jí)電容器的正極按照如下方法制備：首先將活性炭、導(dǎo)電劑、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠,按照8.5：1：0.25：0.25的質(zhì)量比混合均勻，加入一定量去離子水,電極漿料的固含量為30％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，50攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。鋰離子超級(jí)電容器的正極按照如下方法制備：首先將鈦酸鋰、導(dǎo)電劑、聚偏氟乙烯按照8：1：1的質(zhì)量比混合均勻，加入一定量去離子水,電極漿料的固含量為15％，將混合均勻的電極漿料涂布于鋁箔集流體上，70攝氏度烘干12小時(shí)，真空干燥，備用。鋰離子超級(jí)電容器采用的電解液中的的溶劑為碳酸丙烯酯與碳酸二甲酯(體積比為1：1)，鹽1為L(zhǎng)iPF6，鹽1濃度為1molL-1，鹽2為四氟硼酸四乙基銨，鹽2的濃度為1molL-1。將鋰離子超級(jí)電容器的正極和負(fù)極按照半卷繞半疊片的方式組裝在一起：1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對(duì)折形成相互疊合的對(duì)稱的上下二部分，負(fù)極置于對(duì)折的上下二部分之間，2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第一片正極的左側(cè)邊緣向右進(jìn)行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合；獲得1片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第二片正極的右側(cè)邊緣向左進(jìn)行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合；獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；4)正極為3片以上時(shí)，第奇數(shù)片的正極按步驟2)的過程進(jìn)行操作放置，第偶數(shù)片的正極按步驟3)的過程進(jìn)行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。將正負(fù)極組裝封裝好后，注入電解液，加注電解液與活性炭的質(zhì)量比為4：1。密封。即完成電池制備。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，包括負(fù)極、隔膜、2片以上的正極，其特征在于：其按如下放置過程進(jìn)行組裝獲得，1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對(duì)折形成相互疊合的對(duì)稱的上下二部分，負(fù)極置于對(duì)折的上下二部分之間；2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第一片正極的左側(cè)邊緣向右進(jìn)行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合；獲得1片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第二片正極的右側(cè)邊緣向左進(jìn)行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合；獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；4)正極為3片以上時(shí)，第奇數(shù)片的正極按步驟2)的過程進(jìn)行操作放置，第偶數(shù)片的正極按步驟3)的過程進(jìn)行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋰離子超級(jí)電容器內(nèi)芯結(jié)構(gòu)，包括負(fù)極、隔膜、2片以上的正極，其特征在于：其按如下放置過程進(jìn)行組裝獲得，1)將水平放置的隔膜從右向左第一次180度對(duì)折形成相互疊合的對(duì)稱的上下二部分，負(fù)極置于對(duì)折的上下二部分之間；2)將第一片正極置于上部分隔膜的上表面，且第一片正極的右側(cè)邊緣與上部分隔膜的右側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第一片正極的左側(cè)邊緣向右進(jìn)行第二次180度折疊，且上部分隔膜的表面與第一片正極上表面緊密貼合；獲得1片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；3)將第二片正極置于下部分隔膜的上表面，且第二片正極的左側(cè)邊緣與下部分隔膜的左側(cè)邊緣對(duì)齊；再次將隔膜及其內(nèi)部的負(fù)極沿第二片正極的右側(cè)邊緣向左進(jìn)行第三次180度折疊，且下部分隔膜的表面與第二片正極上表面緊密貼合；獲得2片正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)；4)正極為3片以上時(shí)，第奇數(shù)片的正極按步驟2)的過程進(jìn)行操作放置，第偶數(shù)片的正極按步驟3)的過程進(jìn)行操作放置，即獲得含3片以上正極的半卷繞式鋰離子超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)。2.按照權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曲超，張華民，張洪章，李先鋒，閻景旺，劉翠連，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21