无隔膜超级电容器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无隔膜超级电容器，其包括封装于壳体内部的正极极片、负极极片，正极极片包括左集流体和涂覆在左集流体相对负极极片一侧面上的正电极；以及相对正电极反向设置于左集流体另一侧面的正极绝缘层；负极极片包括与左集流体相对设置的右集流体和涂覆在右集流体相对正电极一侧面上的负电极；以及相对负电极反向设置于右集流体另一侧面的负极绝缘层；其中，左、右集流体之间的固定间距为0.2cm～5cm。通过将左、右集流体之间保持固定间距在0.2cm～5cm的范围内，从而使正、负电极在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用。
【专利说明】
无隔膜超级电容器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种超级电容器，具体涉及一种无隔膜超级电容器。
【背景技术】
[0002] 目前，现有能源紧缺问题日益严峻，寻求新的替代能源尤为重要。超级电容器的出 现给能源带来新的突破。超级电容器作为一种新的能源解决方案得到广泛关注和应用。超 级电容器的性能、可靠性、安全性和成本问题是其产业化所必须解决的问题。这些问题的解 决将改善人们对超级电容器的认识，同时也使超级电容器的大规模应用成为可能。
[0003]超级电容器组成包括:集流体、电极、隔膜、电解液。超级电容器隔膜材料要求高的 化学稳定性、高孔隙率、高的热惰性和化学惰性。目前国内的隔膜主要依赖于进口，导致成 本较高。国内厂商也在发展隔膜技术，但是隔膜的稳定性和国外的还是有一定的差距。 【实用新型内容】
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种电极之间的溶液电阻小、且具有良好的离子传输和电 子传导能力的无隔膜超级电容器。
[0005] -种无隔膜超级电容器，其包括
[0006] 封装于壳体内部、且相对设置的正极极片、负极极片，所述壳体内部充满电解液；
[0007] 所述正极极片包括左集流体;和涂覆在所述左集流体相对负极极片一侧面上的正 电极；以及相对正电极反向设置于所述左集流体另一侧面的正极绝缘层；
[0008] 所述负极极片包括与所述左集流体相对设置的右集流体;和涂覆在所述右集流体 相对正电极一侧面上的负电极；以及相对负电极反向设置于所述右集流体另一侧面的负极 绝缘层；
[0009] 其中，所述左、右集流体之间的固定间距为0.2cm~5cm〇
[0010] 优选的，所述左、右集流体之间的固定间距为2.5cm。
[0011] 优选的，所述正极极片底部设有正极极片固定底座，所述负极极片底部设有负极 极片固定底座。
[0012] 优选的，所述左、右集流体之间的固定间距为〇.2cm。
[0013] 优选的，所述左、右集流体上均设有多个微型小孔，所述正、负电极涂覆于微型小 孔表面。
[0014] 优选的，所述正、负电极相对微型小孔向内凹陷，在集流体上形成嵌套。
[0015] 本实用新型所述无隔膜超级电容器，其通过将左、右集流体之间保持固定间距在 0.2cm~5cm的范围内，从而使正、负电极在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极 之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用，因 此，本实用新型所述超级电容器不需要隔膜。同时，无隔膜条件下的超级电容器的电容性能 和其循环稳定性得到了有效的提高。本实用新型所述无隔膜超级电容器，其结构简单，操作 方便，适于广泛应用。
【附图说明】
[0016] 图1为本实用新型所述无隔膜超级电容器的结构示意图；
[0017] 图2为本实用新型所述无隔膜超级电容器的另一结构示意图；
[0018] 图3为有无隔膜超级电容器在0.02V/S下的循环伏安对比示意图；
[0019] 图4位无隔膜超级电容器的循环稳定性示意图；
[0020] 图5为本实用新型中具有微型小孔的集流体的结构示意图；
[0021] 图6为本实用新型中正、负电极嵌套在集流体上的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本实用新型进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023] 如图1所示，本实用新型提供一种无隔膜超级电容器，其包括封装于壳体内部、且 相对设置的正极极片10、负极极片20，所述壳体内部充满浓度为0.5M~6M电解液;所述正极 极片10包括左集流体11;和涂覆在所述左集流体11相对负极极片20-侧面上的正电极12; 以及相对正电极12反向设置于所述左集流体11另一侧面的正极绝缘层13;所述负极极片20 包括与所述左集流体11相对设置的右集流体21;和涂覆在所述右集流体21相对正电极12- 侧面上的负电极22;以及相对负电极22反向设置于所述右集流体21另一侧面的负极绝缘层 23;其中，所述左、右集流体11、21之间的固定间距为0 · 2cm~5cm 〇
[0024] 具体的，所述正、负电极12、22是由纳米活性物、PVDF、KS-6、SP按85:7:4:4的重量 比混合于适量的NMP中制成的。当左、右集流体11、21之间的固定间距过小时，会造成电极内 部短路；当左、右集流体11、21之间的固定间距过大时，溶液形成的电阻大，电极之间的电场 梯度小，离子的传输和电子传导能力差，使得超级电容器的性能不及有隔膜超级电容器。因 此，通过将左、右集流体11、21之间保持固定间距在0.2cm~5cm的范围内，从而使正、负电极 12、22在电解液中保持适当的间距，适当的距离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离 子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜的作用。因此，本实用新型所述超级电容器不需 要隔膜。优选的，所述左、右集流体11、21之间的固定间距为2.5cm。
[0025] 为避免正、负极极片10、20之间不会因为震动形成短路的问题，所述正极极片10底 部设有正极极片固定底座14,所述负极极片20底部设有负极极片固定底座24。通过设置正 极极片固定底座14及负极极片固定底座24，保证了正、负极极片10、20的稳固性能，同时，使 正、负极极片1〇、20之间的间距能够得到进一步的缩小，优选的，所述左、右集流体之间的固 定间距为0 · 2cm。
[0026] 如图3所示，由循环伏安测试可以发现，无隔膜条件下的超级电容器电极表面发生 氧化还原反应，使得超级电容器的比电容提高20%左右。电极中的纳米结构活性物质属于 过渡金属氧化物所发生的氧化还原反应具有可逆性，从而能够有效提高超级电容器的电容 性能。同时，如图4所示，无隔膜条件下的超级电容器表现出良好的循环稳定性，在1000次循 环后几乎没有发生衰减。所述有隔膜电容器、无隔膜超级电容器、以及具有正、负极极片固 定底座的无隔膜超级电容器的性能对比如下表：
[0027]
[0028] 再者，如图5所示，所述左、右集流体11、21上均设有多个微型小孔30,由于所述正、 负电极12、22具有一定的张力，且微型小孔30的孔径较小，因此所述正、负电极12、22在张力 的作用下仍然涂覆于微型小孔30表面。即所述左、右集流体11、21的总体面积变小，而所述 正、负电极12、22的涂覆面积没有改变，所述集流体单位面积内的活性密度相对提高，进而 提高了超级电容器的电容性能。
[0029] 如图6所示，如果微型小孔30的孔径稍大，所述正、负电极12、22的张力无法支撑其 保持水平，所述正、负电极12、22相对微型小孔30向内凹陷，在集流体上形成嵌套，则不仅进 一步提高了集流体单位面积内的活性密度，还增强了正、负电极12、22在集流体上的抓附 力。
[0030] 本实用新型所述无隔膜超级电容器，其通过将左、右集流体11、21之间保持固定间 距在0.2cm~5cm的范围内，从而使正、负电极12、22在电解液中保持适当的间距，适当的距 离使得电极之间的溶液电阻小，具有良好的离子传输和电子传导能力，即相当于具有隔膜 的作用。因此，本实用新型所述超级电容器不需要隔膜。同时，无隔膜条件下的超级电容器 的电容性能和其循环稳定性得到了有效的提高。本实用新型所述无隔膜超级电容器，其结 构简单，操作方便，适于广泛应用。
[0031] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种无隔膜超级电容器，其特征在于，包括封装于壳体内部、且相对设置的正极极片 (IO )、负极极片(20 )，所述壳体内部充满电解液； 所述正极极片（10)包括左集流体(11);和涂覆在所述左集流体（11)相对负极极片(20) 一侧面上的正电极（12);以及相对正电极（12)反向设置于所述左集流体（11)另一侧面的正 极绝缘层（13); 所述负极极片（20)包括与所述左集流体（11)相对设置的右集流体(21);和涂覆在所述 右集流体(21)相对正电极（12)-侧面上的负电极(22);以及相对负电极(22)反向设置于所 述右集流体(21)另一侧面的负极绝缘层(23); 其中，所述左、右集流体(11 )、（ 21)之间的固定间距为0.2cm~5cm。2. 根据权利要求1所述无隔膜超级电容器，其特征在于，所述左、右集流体（11)、（21)之 间的固定间距为2 · 5 cm 〇3. 根据权利要求1所述无隔膜超级电容器，其特征在于，所述正极极片（10)底部设有正 极极片固定底座(14)，所述负极极片(20)底部设有负极极片固定底座(24)。4. 根据权利要求3所述无隔膜超级电容器，其特征在于，所述左、右集流体（11)、（21)之 间的固定间距为〇 · 2cm 〇5. 根据权利要求1所述无隔膜超级电容器，其特征在于，所述左、右集流体（11)、（21)上 均设有多个微型小孔(30)，所述正、负电极(12)、（22)涂覆于微型小孔(30)表面。6. 根据权利要求5所述无隔膜超级电容器，其特征在于，所述正、负电极（12)、（22)相对 微型小孔(30)向内凹陷，在集流体上形成嵌套。
【文档编号】H01G11/52GK205487767SQ201620243502
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】杨昌平, 杨剑, 郑友莲, 石大为, 蔡志勇, 王开鹰, 徐玲芳
【申请人】湖北大学, 南京铱方巨人新能源科技有限公司