[发明专利]一种无隔膜的超级电容器/锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及电化学储能领域，具体的说是一种无隔膜的超级电容器/锂电池。

背景技术

超级电容器/锂电池作为一种新型的电化学储能装置，具有较高能量密度、高功率密度、高充放电效率、长寿命等特点，是一种新型，高效、实用的储能设备，可广泛应用于风力发电、太阳能发电、数码、汽车、医疗、卫生、电力电子、通讯、能源、军用等领域。一个完整的超级电容器/锂电池包括：外壳、集流体、电极、隔膜和电极质五个部分。隔膜作为超级电容器/锂电池的重要组成部分，对超级电容器/锂电池的性能有着重要影响。为了限制超级电容器/锂电池内部电子的通过，隔膜会增加超级电容器/锂电池的内部电阻，并且随着隔膜的老化，超级电容器/锂电池内部漏电流也明显增大，导致超级电容器/锂电池的循环寿命受限。

发明内容

针对上述问题，本发明设计了一种无隔膜的超级电容器/锂电池，电解质位于正电极和负电极之间，将正、负电极隔开，中间无隔膜材料，同时采用密封材料，通过加压加热方法，密封住超级电容器/锂电池两极，本发明结构简单且密封性和长期稳定性好，消除了隔膜对超级电容器/锂电池的不利影响，提高了超级电容器/锂电池的长期稳定性。

本发明采用的技术方案是：

一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，包括有上层集流体、下层集流体、正电极、负电极和电解质，所述的正、负电极分别覆盖在上、下层集流体上，所述电解质位于正电极和负电极之间，将正、负电极隔开；所述上、下层集流体的四周采用密封材料密封，上层集流体或下层集流体上预留有用于向正、负电极之间注入电解质的小孔，注入电解质后，小孔由小孔密封材料密封。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述集流体材料为导电玻璃、金属材料或高分子材料。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极材料为碳素材料、金属氧化物、聚合物或其中任两种的复合材料。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质为水系电解质、有机电解质、离子电解质、准固态电解质或凝胶电解质。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述正、负电极的面积小于上、下层集流体的面积，所述上、下层集流体的两端通过加压加热方法使密封材料熔化并密封住正、负电极。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述密封材料为高分子材料、密封胶或含玻璃粉的混合胶，抗氧化、耐水、耐热、耐冷、耐紫外辐射、不与电解质发生反应，而且密封性能良好；同时正、负电极之间的距离可以通过密封材料的用量或厚度来灵活控制。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述电解质注入方法为直接灌注或抽真空灌注。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料采用高分子薄膜、密封胶、含玻璃粉的混合胶或焊锡，并通过机械加压加热或涂覆方法来密封小孔。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于：所述小孔密封材料上面覆盖一层密封片。

所述的一种无隔膜的超级电容器/锂电池，其特征在于，所述小孔的数量为一个或2个。

一种无隔膜超级电容器/锂电池的制作方法，包括以下步骤：

（1）在其中一个集流体上设有一个或两个电解质灌注小孔，或在每个集流体上各设一个电解质灌注孔；

（2）在集流体上，通过印刷、或涂布、或旋涂、或喷涂、或生长、或压片等方法分别制备一层正电极与负电极材料，电极材料的面积略小于集流体；

（3）通过烧结或干燥的方法使电极材料牢固的覆盖在集流体上，可以选择预压一下，使电极表面更平整；

（4）将准备好的密封材料放在两块集流体之间，使密封材料覆盖集流体四周无电极材料部分，通过加热加压方式使密封材料融化从而将两块集流体密封粘结在一起；

（5）通过预设的电解质注入孔将电解质注入到超级电容器/锂电池内部，并封装电解质入孔。

本发明的原理：

一个完整的超级电容器/锂电池包括：外壳、集流体、电极、隔膜和电极质五个部分。隔膜作为超级电容器/锂电池的重要组成部分，对超级电容器/锂电池的性能有着重要影响。为了限制超级电容器/锂电池内部电子的通过，隔膜会增加超级电容器/锂电池的内部电阻，并且随着隔膜的老化，超级电容器/锂电池内部漏电流也明显增大，导致超级电容器/锂电池的循环寿命受限。本发明的目的是针对上述问题，提供一种无隔膜的超级电容器/锂电池，从而解决了超级电容器/锂电池中隔膜材料带来的问题。