大容量电容器的制造方法和电容器电池、电池组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电子器件制造技术领域，尤其是涉及一种大容量电容器的制造方法和电容器电池、电池组件。
【背景技术】
[0002]电容器是最常用的电子器件之一，随着电子技术与能源技术的进步，对高性能大容量电容器的需求日渐增多，比如已成为目前电池研宄重点方向之一的大容量电容器电池，其基础就是大容量电容器。目前，已经研宄的大容量电容器电池均为填充电解液的电容器电池，具有充电时间长，结构复杂，耐压低的缺点。
[0003]根据电容器电容量的计算公式:C = Q/U，其中，Q为电容器极板间所存储的电荷量(K) ;U为电容器两端电压(V) ;C是电容器的电容量(F)。而电容器的电容量决定式为:C =ε S/4 JT kd,电容器所储存的能量为:E = 1/2CU2，其中，ε是一个介电常数，S为电容器极板的正对面积，d为电容器极板的距离，k是静电力常量。对于常见的平行板电容器:C= eS/
do
[0004]由上述理论公式可知，决定电容器电容量的是极板面积和极板间的距离，即极板表面积越大，极板间距离越小，则理论上电容器的电容量越大，储能则和电压平方成正比。
[0005]因此，如何制作出具有较大比表面积和较小极板间距的电容器，是新一代电容器技术中的一个重要挑战。
【发明内容】
[0006]针对上述存在的问题，本发明提供一种大容量电容器的制造方法和电容器电池、电池组件，用以实现制作出具有较大比表面积、较小极板间距的电容器，以及基于该电容器制作出按需放电的大容量电容器电池的目的。
[0007]本发明提供了一种大容量电容器的制造方法，包括:
[0008]金属盐或金属氧化物依次通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换工艺处理，得到金属氧化物凝胶；
[0009]对所述金属氧化物凝胶进行干燥处理，得到金属氧化物气凝胶；
[0010]将所述金属氧化物气凝胶置入隔绝空气的容器内，加热并喷吹还原材料，以得到还原后的金属纳米颗粒；
[0011]将所述金属纳米颗粒沉积压实在与所述金属对应的金属基板上，加热到预设温度，得到预设比表面积的金属簇极板，所述预设温度低于所述金属的熔点；
[0012]按预设尺寸切割所述金属簇极板，得到两块电容器极板；
[0013]在所述两块电容器极板间填充并压实绝缘材料，并在所述两块电容器极板上分别安装电极，封装得到大容量电容器。
[0014]本发明提供了一种电容器电池，包括:
[0015]采用如上方法制得的电容器，以及按需放电控制装置；
[0016]所述按需放电控制装置中包括第一尖端电极、第二尖端电极、控制单元、电流计和尖$而电极移动控制部件；
[0017]所述电流计分别与用电负载和所述控制单元连接，所述电流计检测所述用电负载的实时电流值，并将所述实时电流值发送给所述控制单元；
[0018]所述第一尖端电极和所述第二尖端电极分别与所述电容器上的两个电极连接；所述第一尖端电极和所述第二尖端电极安装在所述尖端电极移动控制部件上，所述尖端电极移动控制部件与所述控制单元连接；
[0019]所述控制单元用于在所述实时电流值与预设电流值的差值超过预设偏差范围时，向所述尖端电极移动控制部件发送控制指令；
[0020]所述尖端电极移动控制部件用于根据所述控制指令移动所述第一尖端电极和所述第二尖端电极，以使所述第一尖端电极和所述第二尖端电极间的间距满足所述预设偏差的要求。
[0021]本发明提供了一种电容器电池组件，包括:
[0022]至少两个如上所述的电容器电池和可变电阻调节器；每个所述电容器电池的按需放电控制装置中还包括电压计，用于检测对应电容器电池的电压；
[0023]其中，若所述电容器电池中为所述第一电容器组，则所述至少两个电容器电池串联连接；若所述电容器电池中为所述第二电容器组，则所述至少两个电容器电池并联连接；若所述电容器电池中为所述电容器，则所述至少两个电容器电池串联或并联连接；
[0024]所述至少两个电容器电池中的一个作为工作电容器电池，除所述工作电容器电池之外的其他电容器电池作为补偿电容器电池；
[0025]所述可变电阻调节器用于对所述工作电容器电池的输出电压进行分压，得到第一预设输出电压，以使向所述用电负载输送的所述第一预设输出电压满足预设工作电压；
[0026]所述工作电容器电池中的控制单元用于接收所述工作电容器电池中的所述电压计发送的所述工作电容器电池的电压，并在确定所述电压低于所述第一预设输出电压时，控制各补偿电容器电池依次为所述工作电容器电池补充电量。
[0027]本发明提供的大容量电容器的制造方法和电容器电池、电池组件，通过对金属盐或金属氧化物进行溶胶-凝胶-陈化-溶剂置换-干燥处理，将金属化合物制成纳米孔洞金属颗粒，由于该金属纳米颗粒制成的电容器极板存在大量的纳米孔洞，使得极板的比表面积大大增加，同时，绝缘材料绝缘性能好，可压紧到绝缘层很薄，使得电容器的电容量大大增加，同时，绝缘材料耐电压高，从而基于该大容量电容器可以制得大容量高电压的电容器电池。另外，由于本电容器电池是纯物理电池，因此其充电特性是瞬时快速充电的，只要将直流充电电源接通到电容器电极，即可快速完成充电。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例提供的大容量电容器的制造方法的流程图；
[0029]图2为本发明实施例提供的电容器电池的结构示意图；
[0030]图3为本发明实施例提供的一种电容器电池的具体结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例提供的另一种电容器电池的具体结构示意图；
[0032]图5为本发明实施例提供的又一种电容器电池的具体结构示意图；
[0033]图6为本发明实施例提供的电容器电池组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]图1为本发明实施例提供的大容量电容器的制造方法的流程图，如图1所示，该方法包括:
[0035]步骤101、金属盐或金属氧化物依次通过溶胶、凝胶、陈化和溶剂置换工艺处理，得到金属氧化物凝胶；
[0036]本实施例中的所述金属盐，举例来说比如可以是氯化铜、硫酸铜等，氯化铜或硫酸铜在水和有机溶剂比如乙醇、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搅拌均匀，再加入环氧丙烷搅拌均匀，静止一段时间等待凝胶。举例来说，将氯化铜在乙醇中溶解，如氯化铜在10%重量浓度乙醇溶液中，加入30%重量的去离子水中混合均匀，再加入总重15%的聚丙烯酸搅拌0.5-1小时，在搅拌均匀后，缓慢加入1，2环氧丙烷，静置数分钟至数十分钟完成溶胶-凝胶过程，得到凝胶。所述金属氧化物可以是氧化铜或氧化亚铜在酸性状态溶解后之后和有机溶剂比如乙醇、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搅拌均匀，再加入环氧丙烷搅拌均匀，静止一段时间等待凝胶进行陈化和溶剂置换过程，具体地，所述陈化、溶剂置换过程为将凝胶放入密封容器内，室温或最高不高于50°C，陈化2天-4天，将陈化后的凝胶用乙醇(95%以上)浸泡4-6天，每天更换乙醇，最终制得金属氧化物凝胶。在上述金属盐为氯化铜或硫酸铜的举例中，制得的为氧化亚铜或氧化铜凝胶。实际上，如果是要制备其他金属的电容器电极，则制备其他不同金属的金属氧化物凝胶，包括并不限于氧化铝凝胶，氧化锌凝胶，氧化钛凝胶，氧化铁凝胶等。
[0037]步骤102