[发明专利]具有耐高加速度冲击的叠层式结构超级电容器及制备方法

权利要求书

1.一种具有耐高加速度冲击的叠层式结构超级电容器，所述叠层式结构超级电容器是将集流体、电极膜、热熔胶、隔膜、热熔胶、电极膜和集流体依次叠合组成超级电容器单体层，其特征在于，将多个超级电容器单体层组装成叠层式结构超级电容器;所述每个超级电容器单体层上下表面均为集流体，分别作为相邻超级电容器单体器件正负极，形成内部自串联；在隔膜周围填涂紫外固化胶，曝光固化后，隔膜四周的多孔结构被紫外固化胶所填充，电解液将只在隔膜中央浸润，不会横向溢出；并在上下两边焊接极耳，装入刚性外壳，灌密封胶密封，得到叠层式结构超级电容器完整器件；所述集流体选用金属钛，所述隔膜选用耐酸性TFDG聚四氟乙烯微孔滤膜。

2.一种具有耐高加速度冲击的叠层式结构超级电容器的制备方法，首先将集流体、电极膜、热熔胶、隔膜、热熔胶、电极膜和集流体依次叠合组成超级电容器单体层，然后将多个超级电容器单体层组装成叠层式结构超级电容器，所述每个超级电容器单体层上下表面均为集流体，分别作为相邻超级电容器单体器件正负极，形成内部自串联；在隔膜周围填涂紫外固化胶，曝光固化后，隔膜四周的多孔结构被紫外固化胶所填充，电解液将只在隔膜中央浸润，不会横向溢出；并在上下两边焊接极耳，装入刚性外壳，灌密封胶密封，得到叠层式结构超级电容器完整器件；其特征在于，具体的加工工艺如下：

1）氧化钌电极薄膜的制备工艺，采用溶胶凝胶化学合成法制备氧化钌电极薄膜，同时，添加乙炔黑制备成复合电极薄膜，具体实验方法如下：

（1）取3 g水合氯化钌粉末溶于100 ml体积比为1：1的乙醇、水混合试剂中，搅拌均匀配制成溶液；另取4.5 g NaHCO₃粉末配制成100 ml水溶液，使用电磁搅拌器在室温下对氯化钌溶液进行充分搅拌，同时采用分液漏斗逐滴加入NaHCO₃水溶液并持续搅拌使反应完全，将所得的黑色粘稠状产物进行减压抽滤，并使用去离子水反复洗涤；

（2）将所得的产物在空气气氛中80℃加热烘干12 h，将烘干后的产物在不同温度条件下加热220℃-500℃，烧结处理，得到氧化钌颗粒；

（3）将烧结后的氧化钌颗粒在玛瑙研钵中研磨成粉，取一定量的制备好的氧化钌粉末添加质量分数5%的聚四氟乙烯作为粘合剂，加入适量酒精和水，添加体积比为1%-20%的乙炔黑，与氧化钌、粘结剂、酒精、水一起混合均匀；

（4）然后，将该粘稠状混合物在辊压机上压制成薄膜，薄膜厚度控制在150μm，将薄膜于80℃进行烘干2 h后，用裁刀将薄膜切成8 mm×8 mm见方的小块，或者采用打孔器在薄膜上打出直径为5mm的圆孔；

（5）集流体的处理工艺，集流体选用钛，选用草酸腐蚀工艺对钛片进行处理，将钛片经丙酮超声除油后，浸入质量分数为10%的草酸溶液，在90-95℃的水浴环境中加热5h，冲洗干净后，在90℃的烘箱内烘干12h待用；

（6）隔膜的紫外曝光图形化工艺，具体是在隔膜纸周围均匀涂抹上一层紫外固化胶后，紫外光下曝光100s，紫外胶即可完全固化；

2）电极薄膜采用油压机覆压在钛集流体上，将集流体、电极薄膜、隔膜、热熔胶分别处理完成后，叠层封装，130℃-150℃温度下加热，使得热熔胶熔融粘结，完成器件密封和一次封装；继而采用管壳封装，在封装之前，利用对辊机，对器件芯体进行挤压，依据工作电压导致的芯体厚度不同，采用不同尺寸的管壳；最后，灌入环氧树脂进一步实现二次密封。