專利名稱：一種高功率雙電層電容器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化學電源領域，特別地涉及一種工作電壓為3. 2V的高功率雙電層電容器。
背景技術：
電化學雙電層電容器(EDLC)是指具有遠遠超過傳統(tǒng)電容器容量、利用雙電層充放電原理的裝置，一般正負極都采用同樣的活性物質(zhì)(如活性炭、炭纖維、炭布、炭氣凝膠、炭納米管、炭黑、石墨烯)作為電極活性物質(zhì)，各自形成一個雙電層，分別吸引電性相反的等量電荷。其特點是比電容大、比功率高、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬和對環(huán)境友好，具有廣闊的應用前景。因此電極材料是決定EDLC性能的關鍵之一，其制備工藝和電化學性能已有大量的相關研究，而有關EDLC體系的研究相對較少?，F(xiàn)有的EDLC —般正、負極活性物質(zhì)的種類相等，而事實上可用于雙電層的活性物質(zhì)，在各自的極化區(qū)表現(xiàn)出不同的電化學行為，有的適合做正極材料，有的適合做負極材料，例如，雙電層電容器最常用的活性炭作為負極時可表現(xiàn)出更大的區(qū)間和更高的容量，而雙電層電容器導電性能最好，功率特性最好的石墨烯，用作正極時表現(xiàn)出更大的區(qū)間，當正負極都用石墨烯做雙電層電容器的活性物質(zhì)時，采用有機電解液，由于負極的點端效應當電壓高于2. 3V時會出現(xiàn)嚴重出氣。因此雙電層電容器正負兩極采用不同種類的活性物質(zhì)可提高使不同種類的雙電層超級電容器的活性物質(zhì)材料優(yōu)勢互補，改善相同種類活性物質(zhì)受某一極區(qū)間的影響而降低工作電壓的現(xiàn)狀。同時,雖然EDLC的容量相對于傳統(tǒng)電容器大很多,循環(huán)壽命長、庫侖效率高,但相對于鋰離子電池，其比能量小、工作電壓低。與水系電解液體系相比，有機電解液體系的工作電壓與比能量較高，是EDLC的發(fā)展趨勢，如能進一步提高其工作電壓，則可以使其比能量也大幅度增加。同時由于有機電解液的電導率小(約比水系電解液低兩個數(shù)量級)，影響了有機系EDLC的功率特性，因此如何在提高有機系EDLC的能量特性的同時保證其功率特性則是一個難點。 目前常用的電解液一般選用分解電壓較高、介電常數(shù)較高和低溫特性較好的乙腈作為溶劑，同時采用四乙基四氟硼酸胺鹽或者三乙基一甲基四氟硼酸胺鹽作為溶質(zhì)，這種配方的電解液能取得良好的導電效果，目前采用上述常用有機電解液體系的對稱型EDLC的功率密度一般能達到5000-6000W/Kg，但由于工作電壓最高只有2. 7V，當工作電壓高于2. 7V時，溶質(zhì)四乙基四氟硼酸胺鹽(Et4NBF4)會發(fā)生分解，因此能量密度偏低，只能達到3-5. 5Wh/Kg。本發(fā)明提供的技術方案正是為了解決這兩大問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術中的不足，本發(fā)明提出一種工作電壓為3. 2V的高功率雙電層電容器，由正極、負極、隔膜、有機電解液、引出端子和外殼組成，其特征在于正極活性物質(zhì)為石墨烯，負極活性物質(zhì)為活性炭。
其中，所述正負極活性物質(zhì)的容量之比為1:1。其中，所述有機電解液的溶劑為乙腈(CH3CN),溶質(zhì)為雙環(huán)哌咯基四氟硼酸季銨鹽
(結(jié)構式為
權利要求
1.一種高功率雙電層電容器，由正極、負極、隔膜、有機電解液、引出端子和外殼組成， 其特征在于正極活性物質(zhì)為石墨烯，負極活性物質(zhì)為活性炭。
2.如權利要求1所述的高功率雙電層電容器，其特征在于所述正負極活性物質(zhì)的容量之比為1:1。
3.如權利要求1所述的高功率雙電層電容器，其特征在于所述有機電解液的溶劑為乙腈(CH3CN),溶質(zhì)為雙環(huán)哌咯基四氟硼酸季銨鹽[SBPP-BF4]。
4.如權利要求3所述的高功率雙電層電容器，其特征在于所述有機電解液的濃度為1.0 1· 8M。
5.如權利要求1所述的高功率雙電層電容器，其特征在于所述隔膜為聚乙烯微孔膜、 或聚丙烯微孔膜、或復合膜、或無機陶瓷膜、或紙隔膜、或無紡布隔膜。
6.如權利要求1所述的高功率雙電層電容器，其特征在于所述雙電層電容器的結(jié)構為卷繞圓柱形、卷繞方型或疊片方型，其外殼為鋁殼、鋼殼，或軟包裝塑鋁膜。
全文摘要
本發(fā)明提出一種工作電壓為3.2V的高功率雙電層電容器，由正極、負極、隔膜、有機電解液、引出端子和外殼組成，其特征在于正極活性物質(zhì)為石墨烯，負極活性物質(zhì)為活性炭。本發(fā)明公開的雙電層電容器通過采用正負極不同的活性物質(zhì)和電化學性能很穩(wěn)定的溶質(zhì)雙環(huán)哌咯基四氟硼酸季銨鹽，提高雙電層電容器的工作電壓，工作電壓可由傳統(tǒng)的2.7V提高到3.2V，由此提高電容器的比能量和比功率。其比能量可到達8Wh/kg，比功率可達10000W/kg，循環(huán)壽命可達到100萬次。
文檔編號H01G11/62GK103050292SQ20121055729
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權日2012年12月20日
發(fā)明者安仲勛, 吳明霞, 楊恩東, 黃廷立, 曹小衛(wèi), 顏亮亮 申請人:上海奧威科技開發(fā)有限公司