一种高比能高功率电容器的制作方法

本技术涉及电化学储能器件，具体为一种高比能高功率电容器。

背景技术：

1、电容器简称电容，用字母c表示，是一种容纳电荷的器件，也是组成电子电路的主要元件。

2、传统双电层电容器依赖电极/电解质界面双电层储能，能量密度普遍较低；混合型超级电容器虽通过法拉第反应提升能量密度，但电极材料导电性差、电解质离子传输效率低，导致功率密度不足，且循环寿命较短，同时，现有电容器在实际使用时，卷绕式结构中电极与电解质接触面积有限，离子传输路径长，等效串联电阻高；液态电解质易漏液，固态电解质室温离子电导率低，无法满足宽温、高安全场景需求，亟待通过结构创新解决上述问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高比能高功率电容器。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

3、一种高比能高功率电容器，整体呈长方体形状，外部为柔性复合膜构成的封装外壳，长方体的前端面设置有两个金属极耳，两个金属极耳沿长方体宽度方向对称分布；长方体内部中心区域设置有电极组件，电极组件与封装外壳之间填充有复合电解质；所述电极组件由多层单电芯单元沿长方体长度方向折叠嵌套构成，单电芯单元由正极、复合隔膜、负极依次叠加组成；所述正极包括多孔金属基底、金属氧化物纳米线阵列层及氮掺杂碳包覆层，金属氧化物纳米线阵列层生长于多孔金属基底朝向复合隔膜的一侧表面。

4、作为本实用新型再进一步的方案：所述长方体的左端面、右端面、上端面及下端面均为封闭的柔性复合膜，且表面平整无凸起，适配外部设备安装,所述负极包括多孔碳基基底、金属氧化物量子点层及导电聚合物包覆层，金属氧化物量子点层负载于多孔碳基基底朝向复合隔膜的一侧表面；所述复合隔膜夹设于正极与负极之间，为无机陶瓷颗粒与氟代聚合物的复合膜。

5、作为本实用新型再进一步的方案：所述金属极耳分别与电极组件中的正极、负极电连接，且从长方体前端面穿出，用于外部电路连接。

6、作为本实用新型再进一步的方案：所述单电芯单元呈薄片状，沿长方体宽度方向延伸，相邻单电芯单元的折叠方向一致，形成连续的层状结构。

7、作为本实用新型再进一步的方案：所述复合隔膜的边缘略超出正极与负极的边缘，避免正极与负极直接接触。

8、作为本实用新型再进一步的方案：所述复合电解质填充于电极组件的间隙中，且覆盖单电芯单元的上下表面，形成连续的离子传输通道,所述多孔金属基底为多孔镍基基底，金属氧化物纳米线阵列层为过渡金属钴镍氧化物纳米线阵列。

9、作为本实用新型再进一步的方案：所述多孔碳基基底为多孔石墨毡基底，金属氧化物量子点层为锡基氧化物量子点。

10、与现有技术相比，本实用新型提供了一种高比能高功率电容器，具备以下有益效果：

11、1、该高比能高功率电容器，多孔金属基底提升电极导电性，金属氧化物纳米线阵列层扩大反应活性面积，氮掺杂碳包覆层进一步优化电荷传输，配合多孔碳基基底的高孔隙率与金属氧化物量子点层的高储能活性，双重提升储能容量，解决传统电容器能量密度低的问题；

12、2、该高比能高功率电容器，多层单电芯单元折叠嵌套结构大幅增加电极与复合电解质的接触面积，复合电解质填充电极间隙并形成连续离子通道，缩短离子传输路径，降低等效串联电阻，有效提升功率密度；

13、3、该高比能高功率电容器，外部全封闭柔性复合膜封装避免液态电解质漏液风险，复合隔膜的无机陶瓷颗粒增强耐高温稳定性，氟代聚合物保证结构柔韧性，配合复合电解质的宽温离子传导能力，满足高安全、宽场景使用需求。

14、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本实用新型结构简单，操作方便。

1.一种高比能高功率电容器，其特征在于：整体呈长方体形状，外部为柔性复合膜（5）构成的封装外壳，长方体的前端面设置有两个金属极耳（7），两个金属极耳（7）沿长方体宽度方向对称分布；长方体内部中心区域设置有电极组件，电极组件与封装外壳之间填充有复合电解质（4）；所述电极组件由多层单电芯单元（6）沿长方体长度方向折叠嵌套构成，单电芯单元（6）由正极（1）、复合隔膜（3）、负极（2）依次叠加组成；所述正极（1）包括多孔金属基底（11）、金属氧化物纳米线阵列层（12）及氮掺杂碳包覆层（13），金属氧化物纳米线阵列层（12）生长于多孔金属基底（11）朝向复合隔膜（3）的一侧表面。

2.根据权利要求1所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述长方体的左端面、右端面、上端面及下端面均为封闭的柔性复合膜（5），且表面平整无凸起，适配外部设备安装,所述负极（2）包括多孔碳基基底（21）、金属氧化物量子点层（22）及导电聚合物包覆层（23），金属氧化物量子点层（22）负载于多孔碳基基底（21）朝向复合隔膜（3）的一侧表面；所述复合隔膜（3）夹设于正极（1）与负极（2）之间，为无机陶瓷颗粒与氟代聚合物的复合膜。

3.根据权利要求1所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述金属极耳（7）分别与电极组件中的正极（1）、负极（2）电连接，且从长方体前端面穿出，用于外部电路连接。

4.根据权利要求1所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述单电芯单元（6）呈薄片状，沿长方体宽度方向延伸，相邻单电芯单元（6）的折叠方向一致，形成连续的层状结构。

5.根据权利要求1所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述复合隔膜（3）的边缘略超出正极（1）与负极（2）的边缘，避免正极（1）与负极（2）直接接触。

6.根据权利要求1所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述复合电解质（4）填充于电极组件的间隙中，且覆盖单电芯单元（6）的上下表面，形成连续的离子传输通道,所述多孔金属基底（11）为多孔镍基基底，金属氧化物纳米线阵列层（12）为过渡金属钴镍氧化物纳米线阵列。

7.根据权利要求2所述的高比能高功率电容器，其特征在于：所述多孔碳基基底（21）为多孔石墨毡基底，金属氧化物量子点层（22）为锡基氧化物量子点。