一种超级电容器结构

1.本实用新型涉及储能器件技术领域，具体涉及一种超级电容器结构。


背景技术：

2.近年来，随着世界人口持续增长，全球可持续发展对能源的需求同燃料能源消耗之间的矛盾日益增长。亟需一种高效的储能器件应用于当前新能源的存储。超级电容器作为介于充电电池和传统电容器之间的一种新型储能装置，它兼具传统电容器高功率密度和二次电池高能量密度的特点，拥有温度特性好、充电时间短、使用寿命长和绿色环保等优点。
3.现有超级电容器的储能量普遍不够，密封性能也较差，因此有必要设计一种超级电容器结构，以克服上述问题，更好的储能装置的不仅取决于电极材料的结构设计，更关键的是取决于整体配置的设计。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种超级电容器结构，容量高，降低产品内阻、避免产品变形漏液，密封性好。
5.本实用新型是这样实现的：
6.本实用新型提供一种超级电容器结构，包括相互扣合的负极壳和正极壳，负极壳和正极壳之间依次设有弹片、垫片、负极片、隔膜和正极片，所述弹片呈倒锥形，弹片的一端开设有圆孔并与垫片接触，弹片的另一端与负极壳内部接触，所述负极壳的边缘设有环状台阶面，所述环状台阶面上安装密封圈，所述负极壳的上端面设有蜂窝状的多个凸起。
7.该超级电容器采用纽扣式结构，扩展了超级电容器壳体内部的空间，增加了活性物质的填充量，提高了超级电容器的容量；弹片采用倒锥形设计，一端开设圆孔与垫片接触贴合，另一端与负极壳内侧接触，形成锥形防挤压结构，可在封装过程有效抵消部分电极回弹力，使正负电极片与隔膜能紧密贴合，降低产品内阻；垫片包括靠近弹片的弹性层和靠近负极片的耐腐蚀层，弹性层很好地保护弹片，耐腐蚀层避免垫片接触电解液后腐蚀以至损害内部结构；负极壳外侧设计有环状台阶面，在环状台阶面上安装密封圈，密封圈很好的贴合负极壳的外边缘和正极壳的内边缘，很好地完成正极壳和负极壳之间的接触密封；负极壳上凸起结构，方便超级电容器与触点接触，并且设计成蜂窝状也扩大了接触面积，保障了接触的稳定性。
8.进一步地，所述正极片为含有cose2的泡沫镍圆切片，所述负极片为含有活性炭的泡沫镍圆切片。
9.优良配比下的二硒化钴电极具有长循环寿命、高比容量的优势，缓解了现有的锂离子电池锂资源储量有限和成本高问题，同时正极片的强度也大大提高，不容易变形。
10.进一步地，正极片和负极片的大小相同，均为垫片面积的2/3。
11.进一步地，所述隔膜为织网状结构，厚度为1mm。
12.本实用新型具有以下有益效果：
13.1、本实用新型的超级电容器结构采用纽扣电池封装形式，简单易操作空间利用率高，封装性能好，提高了超级电容器的容量，能够更好储能，同时很好地防止电极的挤压回弹，使正负电极片与隔膜能紧密贴合，降低产品内阻，负极壳的设计方便与触点的接触，也扩大了接触的面积，稳定性好。
14.2、本实用新型的正极片采用优良配比下的二硒化钴材料制成，电极具有长循环寿命、高比容量的优势，缓解了现有的锂离子电池锂资源储量有限和成本高问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
16.图1为本实用新型实施例提供的超级电容器的爆炸图；
17.图2为本实用新型实施例提供的超级电容器另一角度的爆炸图；
18.图3为图1的正视图。
19.图中：1-负极壳；2-弹片；3-垫片；4-负极片；5-隔膜；6-正极片；7-正极壳；11-环形台阶面；12-凸起；21-圆孔；31-弹性层；32-耐腐蚀层。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.参见图1-3，本实用新型实施例提供一种超级电容器结构，包括相互扣合的负极壳和正极壳，负极壳和正极壳之间依次设有弹片、垫片、负极片、隔膜和正极片，所述弹片呈倒锥形，弹片的一端开设有圆孔并与垫片接触，弹片的另一端与负极壳内部接触，所述负极壳的边缘设有环状台阶面，所述环状台阶面上安装密封圈，所述负极壳的上端面设有蜂窝状的多个凸起。
22.该超级电容器采用纽扣式结构，扩展了超级电容器壳体内部的空间，增加了活性物质的填充量，提高了超级电容器的容量；弹片采用倒锥形设计，一端开设圆孔与垫片接触贴合，另一端与负极壳内侧接触，形成锥形防挤压结构，可在封装过程有效抵消部分电极回弹力，使正负电极片与隔膜能紧密贴合，降低产品内阻；所述垫片包括靠近弹片的弹性层和靠近负极片的耐腐蚀层；负极壳外侧设计有环状台阶面，在环状台阶面上安装密封圈，密封圈很好的贴合负极壳的外边缘和正极壳的内边缘，很好地完成正极壳和负极壳之间的接触密封；负极壳上凸起结构，方便超级电容器与触点接触，并且设计成蜂窝状也扩大了接触面积，保障接触的稳定性。
23.本实施例中，垫片包括靠近弹片的弹性层和靠近负极片的耐腐蚀层，弹性层采用材料sbs制成，耐腐蚀层采用ptee制成防止碱性电解液腐蚀。正极片和负极片的大小相同，
均为垫片面积的2/3，隔膜为织网状结构，采用pvdf隔膜，厚度为1mm，可有效降低内部温度，减弱化学副反应，保障超级电容器的稳定性。
24.过渡金属硒具有很好的循环稳定性，因为它在充放电反应过程中不会形成聚硒化物中间体，且硒具有比氧，硫更小的电负性，表现出比过渡金属氧/硫化物更好的电化学响应，在催化和能源领域显示出光明的前景；而钴在超级电容器中可以稳定材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能，并与硒之间有着良好的协同作用，因此硒化钴材料的可控制备技术，将为深入的开发高性能贮能器件与系统应用奠定坚实的技术基础，为大幅度提升电化学超级电容器综合性能开拓方向。
25.本实用新型中，正极片采用的优良配比下的二硒化钴电极具有长循环寿命、高比容量的优势，缓解了现有的锂离子电池锂资源储量有限和成本高问题。
26.正极片的具体制作过程如下：在室温条件下，称取4mmol六水合硝酸钴、8mmolhmt、2mmol氟化铵溶解于去离子水中，并定容至60ml，在常温条件下用磁力搅拌器搅拌，并将混合溶液装入聚四氟乙烯内衬中；室温下，将所述聚四氟乙烯内衬放入衬有特氟隆的不锈钢反应釜中再放入干燥箱中，进行水热反应；
27.待反应完全后，静置到室温，将聚四氟乙烯内衬从不锈钢反应釜中取出，将其溶液倒入抽滤装置中进行抽滤，并用滤纸收集大量前驱体粉末；将收集的前驱体粉末放入干燥箱中进行隔夜干燥；
28.将干燥完成的粉末取适量放在陶瓷粥中部，在粉末两侧分别放其质量1.5倍的硒粉(样品和硒粉总的质量比为1：3)放入管式炉中进行退火(硒化反应)。管式炉预设为室温并以2℃/min的升温速率增加至400℃。将所述硒化反应获得的材料在400℃下保温2h后静置到室温，得到二硒化钴粉末，用离心管(或其他干净容器)收集起来备用；
29.先配置分散液，称取一定质量的乙炔黑，倒入洗干净的锥形瓶，依次加入去离子水，ptfe乳液和乙醇，超声2h。将退火得到的cose2粉末称取少量放入离心管中，再吸取配好的分散液加入离心管，保证cose2粉末，ptfe，乙炔黑的质量比为8：1：1，用振荡器震荡后用移液枪吸取50毫升混合液体，滴涂在泡沫镍上，放入60℃的干燥箱隔夜干燥。干燥结束后，将处理后的泡沫镍放在手动压片机中进行压片，当气压达到10mpa时保持30秒即可取出备用。
30.负极片的制备过程：将活性炭粉末称取少量放入离心管中，再吸取配好的分散液加入离心管中，保证活性炭粉末，ptfe，乙炔黑的质量比为8：1：1，用振荡器震荡后用移液枪吸取120毫升混合液体，滴涂在泡沫镍上，放入60℃的干燥箱隔夜干燥。干燥结束后，将处理后的泡沫镍放在手动压片机中进行压片，当气压达到10mpa时保持30秒即可取出备用。
31.本实施例中，超级电容器的安装过程如下：将正极片放在正极壳中部，滴加几滴6m的koh作为电解液，将隔膜覆盖在正极片上方，再滴加几滴koh电解液，保证隔膜完全浸润，在上方放负极片，再依次放垫片、弹片，最后盖上负极壳，在负极壳的环形台阶面上安装密封圈完成密封，完成整个超级电容器的组装。
32.本实用新型的超级电容器结构采用纽扣电池封装形式，简单易操作空间利用率高，封装性能好，提高了超级电容器的容量，能够更好储能，同时很好地防止电极的挤压回弹，使正负电极片与隔膜能紧密贴合，降低产品内阻。
33.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。