[发明专利]含有导电碳颗粒的电解液液流式双电层电容

说明书

技术领域

本发明涉及一种双电层电容，特别是一种含有导电碳颗粒的电解液液流式双电层电容。 

背景技术

双电层电容俗称超级电容或法拉电容，它具有充电快，寿命长，效率高，节能环保的特点，已部分取代蓄电池，目前正快速发展。根据物理原理，密封式双电层电容的容量是由电极板表面积决定的。为了增加电极板表面积目前国内外制造商都采取了两种措施：措施一；电极使用金属薄膜卷绕式结构以增大面积。措施二；使用含有微孔的导电碳颗粒并把它们粘附在正负电极板上，使表面积比过去有了很大的提高，容量也有很大提高。但是，这造成了它比功率很大，达到几KW / kg，比能量及储能不大，它的比能量只有2 W h / kg，也就是说；它的瞬时放电功率很大，但持续时间不长。电容的比能量及储能的大小是由参与反应的电解液容量及内能决定的，但在密封式双电层电容中金属电极占了很大的比重，电解液储量占的比重很小，这限制它的比能量及储能的提高。随着双电层电容应用范围的扩大，特别是推广应用到电动汽车领域及作为风力发电和太阳能发电的储能元件，这种密封式双电层电容的比能量及储能能力不足的缺点就越加显现出来。即使作了大规模的串并联，它的体积变得很庞大，使用范围受到很大的限制。如由上海奥威科技开发有限公司制造的储能式超级电容，(型号：无机超级电容单体UCE15V80000A型超级电容器，单体额定电压1.5V，额定容量80000F。网址：www.aowei.com.)， 应用于上海的1 1路电车，每行驶一站路就要充一次电，行动范围受到了很大的限制。 

发明内容

为了解决目前的密封式双电层电容比功率很大，比能量及储能较小的问题，本发明提供了一种含有导电碳颗粒的电解液液流式双电层电容。其采用的技术方案是，整个双电层电容做成一个开放式的平板电极结构，通过扩大外接电解液储量来提高双电层电容的比能量及储能，电容在充放电过程中电容工作室中的电解液通过泵的抽运与外部储箱中的电解液和电解液极化后产生的正电荷电解液及负电荷电解液进行交换，导电碳颗粒包含在液态电解液中，工作时随电解液流动，作为电解液极化后产生的正负离子的载体。 

它的构造是由电容工作室，电解液，2只电解液储箱，正电荷电解液储箱，负电荷电解液储箱，2只充电泵，2只放电泵及连接管道组成，电解液被灌注在电解液储箱中，通过管道把2只电解液储箱，2只充电泵，电容工作室，2只放电泵，正电荷电解液储箱，负电荷电解液储箱连接起来。 

充电时电解液从电解液储箱中措出，泵入电容工作室，在电容工作室中电解液中的正负自由离子在电场作用下被极化，形成正负两个离子区，并分别吸附在电解液中带正负电的导电碳颗粒上，形成正电荷电解液和负电荷电解液，然后分别被送入正电荷电解液储箱和负电荷电解液储箱隔离存储。放电时正负电荷电解液被抽出，泵入电容工作室，在电容工作室中导电碳颗粒上的正负电荷通过正负电极和外回路放电，同时正负离子相互吸引，脱离导电碳颗粒的吸附，重新回到电解液中变成自由离子，被极化的电解液还原成电中性，然后被送入电解液储箱，放电过程完成。在电容工作室中设置有微孔隔离膜，正负离子可以自由穿越，但导电碳颗粒被过滤，不能穿越，以防内部漏电 。 

本发明的有益效果

由于在本发明中双电层电容的电解液由密封式改为开放液流式，它带来的益处有：

1，双电层电容储能的多少可以通过外接电解液储量的多少来调整。

2，水基电解液双电层电容的比能量由通常的2 W h / kg提高到60 W h/ kg。 

3，它的电压，电流放电曲线在工作时始终保持平坦，有利于控制电 路的设计。 

附图说明

图1 为本发明含有导电碳颗粒的电解液液流式双电层电容系统图。 

图2 为本发明主要部件电容工作室剖视图 。 

图1，图2中的数字标号说明： 

  1.电容工作室，2.正电极板，3.负电极板，4.导电碳颗粒，5.负离子，6.正离子，7.微孔隔离膜，8.充电泵，18.充电泵，9.放电泵，27.放电泵，10.管道，11.电解液，12电解液.，19.电解液储箱，20.电解液储箱， 13.负电荷电解液储箱，14.正电荷电解液储箱.，15.负电荷电解液，16.正电荷电解液，17.电容壳体，21.端口，22.端口，23.端口，24.端口，25.负电极室，26.正电极室。

  

 具体实施方式

 步骤1， 按图1，图2设计制作部件：电解液储箱（11）（12），正电极板（2），