[发明专利]一种水系超级电容器化成方法

说明书

技术领域

本发明属于超级电容器技术领域，具体涉及一种水系超级电容器的化成方法。

背景技术

超级电容器是介于蓄电池和传统电容器之间的一种新型储能元件，具有比容量大、循环寿命长、比功率大、对环境无污染等独特优点。它可以应用于许多领域，如：太阳能储能、移动通讯装置、便携式仪器设备、数据记忆存储系统、应急后备电源、作为燃料电池的启动电源以及电动汽车上的辅助电源等。

超级电容器按储能机理可分为双电层电容、法拉第赝电容和混合电容等。超级电容器的电极材料包括炭材料、过渡金属氧化物和导电聚合物等。双电层电容器的电极材料主要为炭材料，其缺点是电阻较大，在较大工作电流下工作较困难。法拉第赝电容器主要材料是多价态过渡金属氧化物。

超级电容器按电解液类型可分为有机体系和无机体系两种超级电容器。目前市场的无机体系超级电容器采用水作为电解质的溶剂又称为水系超级电容器，水系超级电容器产品储能大，价格相对有机体系超级电容器低很多，在大容量储能方面优势明显，具有广泛的应用领域。水系超级电容器多采用非对称的结构设计，正极多采用Ni(OH)2、PbO2、RuO2等过渡金属氧化物为活性物质、充放电过程中发生法拉第过程，负极采用活性炭储能。采用适当的方法对超级电容器进行化成、激活正负极材料的活性对提高超级电容器产品的性能非常必要。

现有水系超级电容器产品生产过程中，往往采用单一的恒定电流充放电方法化成，耗时很长。在充电后期由于正极为法拉第过程储能大，负极容量相对较小，使负极处于过充状态并析出大量氢气。析出的气体由于电解液的存在对极片产生一定的冲刷作用，使极片上的炭粉等活性物质与集流体之间粘接松动、并会有少量炭粉脱落分散到电解液中。因而采用常规方法化成后电解液颜色会略发黑色，同时活性物质的脱落松动会造成超级电容器产品容量减小、内阻偏大。游离在电解液中的炭粉等物质也会导致产品漏电流偏大。

发明内容

本发明的目的是针对现有水系体系超级电容器化成方法中存在的耗时长、化成中易析氢掉粉，化成效果差产品内阻大等问题，提供了一种新型的水系超级电容器化成方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种水系超级电容器化成方法，包括如下步骤：

A、将装好正负极片及隔膜的水系超级电容器壳体内抽真空至负压，然后通过壳体内部负压吸入电解液；随即以0.02～0.05倍额定电流，对超级电容器充电2～6小时；

B、以0.2～0.4倍额定电流将超级电容器充电至1.5V，然后继续以0.1～0.2倍额定电流对超级电容器充电，直至前述各步充电量之和达到超级电容器额定容量的1.2～5倍(以1.5～3倍为佳)，再以0.3～0.6倍额定电流放电至0～0.5V；

C、以0.3～0.5倍额定电流将超级电容器充电至1.5V，然后继续以0.15～0.25倍额定电流对超级电容器充电，直至本步骤的两次充电量之和达到超级电容器额定容量的1.2～5倍(以1.5～3倍为佳)，再以0.4～0.7倍额定电流放电至0～0.5V；

D、将超级电容器以1～2倍额定电流充电至1.5V，完成化成。

该超级电容器化成步骤中提到的注电解液前对超级电容器内部所施加的负压为-0.1～-0.05MPa。所注电解液的质量为超级电容器正负极极片及隔膜总质量的0.5～2倍。

化成方法中提到的额定电流即超级电容器的1倍率充放电电流，单位为安培(A)，其数值等于C×U_额/36000，式中C为超级电容器的容量，U_额为超级电容器的额度电压。如以一只6000F水系超级电容器计算，其额定电压为1.5V，则其额定电流为6000×1.5/3600＝2.5A。

化成方法中提到的额定容量为该超级电容器理论所储存的能量，单位为安时(Ah)，其数值上与额定电流相同均为C×U_额/36000。如6000F水系超级电容器的额定容量为2.5Ah。