牵引型超级电容器

摘要

本发明涉及一种电容器，特别是一种高储能、作为主要牵引储能装置的超级电容器，属于一种新型电化学储能环保装置。牵引型超级电容器，由正极板1、负极板2、绝缘隔膜3及电解液组成电容芯体，其特殊之处在于，负极活性材料是采用高比表面积的活性炭、贮氢合金、碳纳米管、粘合剂混合构成；本发明兼有超级电容器的功率密度大、可快速充放电，寿命长、工作温限宽、免维护、无污染和电池的储能高的优点，将超级电容器的存储能量成倍的提高，更接近于电池，同时拓宽了电容器的电压有效使用范围。在交通、电力、军事、电源、通讯等领域有着广泛的应用前景。

权利要求

1.牵引型超级电容器，由正极板(1)、负极板(2)、绝缘隔膜(3)及电解液组成电容芯体，负极活性材料是采用高比表面积的活性炭、贮氢合金、碳纳米管、粘合剂混合构成，其特征在于，所述负极活性材料所占的质量百分比分别是，活性炭为70-88％，贮氢合金

8-20％，碳纳米管占1-10％，粘合剂占3-10％。

2.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，电容器容量为

30000F-200000F。

3.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，负极集流体采用穿孔毛刺镍带或铜网域穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带，负极活性材料加入去离子水后搅拌成浆状，经过压制、烘干、压制、复合在穿孔毛刺镍带或铜网或穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带上构成负极板。

4.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，正极活性材料是采用烧结或拉浆式氧化镍组成。

5.根据权利要求4所述牵引型超级电容器，其特征在于，烧结或拉浆式氧化镍由导电粉、氧化镍、粘合剂组成，由上述材料和去离子水混合成浆、压制、涂附、烘干、复合成厚度为

0.20-1.5mm的正极板。

6.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，正极集流体采用穿孔毛刺镍带或穿孔镀镍钢带或发泡镍。

7.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，所述的绝缘隔膜(3)材料为PP膜、PE膜、低密度聚乙烯接枝膜或高密度聚乙烯接枝膜、无纺布中的一种或两种组合。

8.根据权利要求1所述牵引型超级电容器，其特征在于，所述的电解液材料为由氢氧化钾、氢氧化锂一种或两种与去离子水混合构成，浓度在15-40％。

说明书

牵引型超级电容器

一、技术领域

[0001] 本发明涉及一种电容器，特别是一种高储能、作为主要牵引储能装置的超级电容器，属于一种新型电化学储能环保装置。二、背景技术

[0002] 超级电容器又称双电层电容器、电化学电容器，它是在19世纪的德国物理学家Helmholtz得出电化学界面双电层的原理上逐步发展起来的。超级电容器是介于充电电池与传统电容器之间的一种新型储能器件。它具功率密度大、储量密度高、可快速充放电，寿命长、工作温限宽、免维护、无污染，是一种新型、高效、实用的能量储存装置。

[0003] 进入二十世纪九十年代以来，工业的进步给人类社会带来了前所未有的文明。然而，人类赖以生存的自然环境因此也日益恶化，特别是在能源方面，以汽车尾气排放为主的污染尤其突出。因此，清洁能源车成为研究的热点，各国政府所给与了重视。电动车是最清洁的运输工具，世界各地相继推出了各种电池为能源的电动车，而电池的致命的弱点是：充电时间长、功率密度低、寿命短。这也成为电动车实用化最大的障碍。超级电容器的出现与电池形成了性能互补，为电动车的技术进步提供了有力的技术支持，从而使电动车迅速达到实用化水平。超级电容器在混合动力系统中作为辅助电源可使柴油机、汽油机节省油耗，为环境保护作出贡献。由于超级电容器所独有的特点，使其在交通、电力、军事、电源、通讯等领域有着广泛的应用前景。

[0004] 目前实现产业化的超级电容器多为小容量和启动型超级电容，由于生产规模小、产品价格高，很难在大功率情况下推广使用，成为现代城市公共交通工具应用能源的主要障碍。三、发明内容

[0005] 本发明的目的在于解决上述已有技术存在的不足之处，提供一种具有储能大，电压应用范围宽，可靠性好，耐高、低温，耐震动性好，寿命长，生产成本低的作为主要牵引动力的牵引型超级电容器。

[0006] 本发明的技术方案解决方案如下：

[0007] 牵引型超级电容器，由正极板1、负极板2、绝缘隔膜3及电解液组成电容芯体，其特殊之处在于，负极活性材料是采用高比表面积的活性炭、贮氢合金、碳纳米管、粘合剂混合构成；

[0008] 本发明兼有超级电容器的功率密度大、可快速充放电，寿命长、工作温限宽、免维护、无污染和电池的储能高的优点，从根本上解决了超级电容器存在主要不足之处——存储能量差(同电池比较)的问题，将超级电容器的存储能量成倍的提高，更接近于电池，同时拓宽了电容器的电压有效使用范围。

[0009] 所述电容器的容量为30000F-200000F；

[0010] 所述负极活性材料所占的质量百分比分别是，活性炭为70-88％，贮氢合金8-20％，碳纳米管占1-10％，粘合剂占3-10％；负极集流体采用穿孔毛刺镍带或铜网或穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带，负极活性材料加入去离子水后搅拌成浆状，经过压制、烘干、压制、复合在穿孔毛刺镍带或铜网或穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带上构成负极板；。

[0011] 正极活性材料是采用烧结或拉浆式氧化镍组成，烧结或拉浆式氧化镍由导电粉、氧化镍、粘合剂组成，由上述材料和去离子水混合成浆、压制、涂附、烘干、复合成厚度为0.20-1.5mm的正极板；正极活性材料所占的质量百分比分别是导电粉10-30％，氧化镍
40-80％，粘合剂3-15％；正极集流体采用穿孔毛刺镍带或穿孔镀镍钢带或发泡镍。

[0012] 所述的绝缘隔膜3材料为PP膜、PE膜、低密度聚乙烯接枝膜或高密度聚乙烯接枝膜、无纺布中的一种或两种组合；所述的电解液材料为由氢氧化钾、氢氧化锂一种或两种与去离子水混合构成，浓度在15-40％。

[0013] 本发明制作的超级电容器具有容量大，储能是现有超级电容器的2倍以上，容量为30000F-200000F，电压应用范围宽，功率高，比能量大，可靠性好，耐高、低温、耐震动性好，寿命长，生产成本低等优点。在交通、电力、军事、电源、通讯等领域有着广泛的应用前景。

[0014] 四、附图

[0015] 图1：本发明牵引型超级电容器结构示意图；

[0016] 1、正极板，2、负极板，3、绝缘隔膜，4、塑料壳体，5、排气阀，6、导流体，7、塑料壳盖。五、具体实施方式

[0017] 以下给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

[0018] 实施例

[0019] 牵引型超级电容器，由正极板1、负极板2、绝缘隔膜3及电解液组成电容芯体，包括采用高比表面积的活性炭、贮氢合金、碳纳米管，和粘合剂等材料混合，复合在铜网或穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带构成负极板2，中间采用绝缘隔膜3，用烧结或拉浆式氧化镍作为正极板1，焊接上导流体6放置到塑料壳体内，密封后注入一定浓度的电解液，构成牵引型超级电容器，电容器容量为30000F-200000F；

[0020] 本实施例的负极活性材料是采用高比表面积的活性炭、贮氢合金、碳纳米管、粘合剂混合构成，混合后加入去离子水搅拌成浆状，经过压制、烘干、压制、复合在穿孔毛刺镍带或铜网或穿孔毛刺铜带或穿孔镀镍钢带或穿孔镀镍毛刺钢带上构成负极板，负极活性材料所占的质量百分比分别是，活性炭含量为70-88％，贮氢合金8-20％，碳纳米管1-10％，粘合剂占3-10％。粘合剂可以采用聚四氟悬浊液PTFE等。

[0021] 本实施例的正极活性材料是采用烧结或拉浆式氧化镍组成，烧结或拉浆式氧化镍由导电粉、氧化镍、粘合剂组成，将上述材料和去离子水混合成浆，经过压制、涂附、烘干、复合制成厚度为0.20-1.0mm的正极板；正极活性材料所占的质量百分比分别是导电粉10-30％，氧化镍40-80％，粘合剂3-15％，正极集流体采用穿孔毛刺镍带或穿孔镀镍钢带或发泡镍。

[0022] 本实施例的隔膜材料为PP膜、PE膜、低密度聚乙烯接枝膜或高密度聚乙烯接枝膜、无纺布中的一种或两种组合。

[0023] 本实施例的电解液材料为由氢氧化钾、氢氧化锂一种或两种与去离子水混合构成，浓度在15-40％。

[0024] 将正、负极板及隔膜组成电容芯体，连接或焊接上导流体6放置到塑料壳体4内，密封后注入一定浓度的电解液，构成电容器，塑料壳盖7上设有排气阀5。

[0025] 本实施例制作的超级电容器具有容量大、容量为30000F-200000F，功率高，比能量大，储能是现有超级电容器的2倍以上，电压应用范围宽，可靠性好，耐高、低温、耐震动性好，寿命长，生产成本低等优点。在交通、电力、军事、电源、通讯等领域有着广泛的应用前景。