一种超级电容器的制造方法

一种超级电容器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了超级电容领域，特别是涉及了一种卷绕式超级电容器的制造方法。
【背景技术】
[0002] 超级电容是绿色环保的新型储能元器件，以绿色环保，功率密度大，使用寿命长等 优点，在汽车启停，混合动力汽车，纯电动汽车，风电变桨，叉车动力，电梯的启停，智能三 表，军工，航天等新兴领域有着广泛应用。
[0003] 超级电容由于其结构复杂，生产工序多，同时由于其最终产品中对水份及氧气的 含量要求极高，特别是对水的要求，因此现行的工艺是投入巨资，来控制生产环境，将生产 环境中的水份控制到极低的状态。控制生产环境中的水份，不但要求投入价格昂贵的除湿 设备，运行时耗费大量的电能；同时由于极低水份含量的空间中，作业人员的防护也是个大 的问题，长期在极低水份且干燥的环境下作业，对作业者身体也是极大的伤害，同时生产效 率也很低；且本申请人发现120~200°c的干燥温度容易造成超级电容器内部材料的损坏， 导致其性能较差及不稳定性；且该真空干燥很难将超级电容器内部的水和氧进行有效热清 除，特别是吸附在箔表面及碳表面上的水和氧分子，造成超级电容器漏电较大且寿命测试 后各项指标波动$父大。

【发明内容】

[0004] 为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种超级电容器的制造方法，该方 法解决现有制造方法对生产环境要求高、生产效率低且对作业人员造成安全隐患的问题， 该方法对生产环境要求低，且生产效率高，同时满足超级电容器极低水与氧含量的要求，能 够对超级电容器内部的水和氧进行有效热清除，特别是吸附在箔表面及碳表面上的水和氧 分子，以降低超级电容器漏电及寿命测试后各项指标的波动性。
[0005] 本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现： 一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为135~155°C，干燥时 间为12~25h，真空度为低于6Pa; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于100~120°C的环境下，抽真空至低 于6Pa，保压1~3. 5h后通入干燥氮气，保压1~3. 5h;该步骤至少重复三次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤至少重复两 次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0006] -种超级电容器的制造方法具体包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为150°C，干燥时间为 20h，真空度为3000Pa; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于115°C的环境下，抽真空至3Pa，保 压3h后通入干燥氮气，保压3h;该步骤重复六次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤至少重复两 次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0007] -种超级电容器的制造方法具体包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为155°C，干燥时间为 25h，真空度为2Pa; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于118°C的环境下，抽真空至低于 2Pa，保压3. 5h后通入干燥氮气，保压3. 5h;该步骤重复七次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤至少重复两 次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。
[0008] 进一步地，在步骤（1)之前还包括将电解纸及电极片存放在45~55°C下至少12h。
[0009] 进一步地，步骤（1)卷绕的湿度为每立方米空气含有低于13. 8g的水。
[0010] 进一步地，步骤（6)中手套箱的氧含量小于4PPM，水含量小于20PPM。
[0011] 进一步地，所述电极片材料为错箔、铜箔或镍箔的任一种。
[0012] 进一步地，步骤（5)中通入干燥氮气后的压力为0? 1~0. 3MPa。
[0013] 本发明具有如下有益效果：该超级电容器的制造方法对生产环境要求低，且生产 效率高，同时满足超级电容器极低水与氧含量的要求，最终电容中所含水量与氧量均可控 制在1PPM以下，便于大规模生产；该方法解决现有制造方法对生产环境要求高、投入较大、 生产效率低且对作业人员造成安全隐患等问题；该方法在合适的干燥温度下，多次进行干 燥氮气置换超级电容器内部的水和氧，以进行有效热清除，既不损坏超级电容器内部的材 料而影响其性能及稳定性又降低超级电容器漏电及寿命测试后各项指标的波动。
【附图说明】
[0014] 图1为超级电容器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
[0016] 请参考图1，其显示了本发明的超级电容器的结构示意图，包括卷绕后的电极芯 1、正集流片2、负集流片3、上盖4、0型密封圈5、绝缘环6、外壳7。卷绕后的电极芯1两端 分别与正集流片2和负集流片3焊接在一起，所述负集流片3与上盖4焊接连接，该上盖4 设有用于注入电解液的注液孔8,上盖4还套有0型密封圈5及绝缘环6,防止负集流片3 和上盖4与外壳7连接，起到绝缘和密封的作用；电极芯1固定安装在外壳7内，外壳7上 部设有卷边，卷边位于绝缘环6上方，用于封口作用，正极流片与外壳7底部配合连接，外壳 7底部作为一引出极，上盖4作为另一引出极。
[0017] 一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤： (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及电极片存放在45~55°C下至少12h;电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm;电极片的材料 优选为铝箔、铜箔或镍箔的任一种； (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有低于13. 8g的水，在该湿度下按照 电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯；卷成的电极芯外径控制在 58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为135~155°C，干燥时间为12~24h，真空度保持在6Pa以下； (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于100~120°C的恒温环境下，抽真空至低于6Pa 并保压l~3h后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到 0. 1~0. 3MPa并保压l~3h;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤至少重复三次；通过 高纯干燥的氮气并且在足够高的温度下，能够将箔表面碳上吸附的水分子与氧气分子置换 出来，同时循环用高纯氮进行置换，就是要进一步减少碳表面吸附的水分子与氧分子； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套箱 中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入 电解液后，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤至少重复两次； 最后加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8)性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验500h与1000h。
[0018] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0019] 实施例1 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及镍箔电极片存放在45°C下12h;镍箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有13. 8g的水，在该湿度下按照镍箔 电极片、电解纸、镍箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯外径控 制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为135°C，干燥时间为12h，真空度保持在6Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于100°C的恒温环境下，抽真空至6Pa并保压lh 后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0?IMPa并保压 lh;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤重复三次； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套箱 中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入 电解液后，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最后 加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8) 性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验1000h，测试结 果见表1。
[0020] 表1实施例1超级电容器的测试结果
实施例2 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及铜箔电极片存放在45°C下18h;铜箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有12g的水，在该湿度下按照铜箔电 极片、电解纸、铜箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯外径控制 在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为140°C，干燥时间为18h，真空度保持在5Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于105°C的恒温环境下，抽真空至5Pa并保压2h 后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0? 3MPa并保压 2h;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤重复四次； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套箱 中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入 电解液后，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最后 加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8)性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验lOOOh，测试结 果见表2。
[0021] 表2实施例2超级电容器的测试结果
实施例3 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及铝箔电极片存放在50°C下24h;铝箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有llg的水，在该湿度下按照铝箔铝 箔电极片、电解纸、铝箔铝箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯 外径控制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为145°C，干燥时间为24h，真空度保持在4Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于110°C的恒温环境下，抽真空至4Pa并保压 2. 5h后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0? 2MPa并 保压2. 5h;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤重复五次； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套箱 中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入 电解液后，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最 后 加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8) 性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验1000h，测试结 果见表3。
[0022] 表3实施例3超级电容器的测试结果
实施例4 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及铝箔电极片存放在55°C下30h;铝箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有10g的水，在该湿度下按照铝箔铝 箔电极片、电解纸、铝箔铝箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯 外径控制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为150°C，干燥时间为20h，真空度保持在3Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于115°C的恒温环境下，抽真空至3Pa并保压3h 后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0?IMPa并保压 3h;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤重复六次； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套箱 中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入 电解液后，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最后 加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8) 性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验1000h，测试结 果见表4。
[0023]表4实施例4超级电容器的测试结果
实施例5 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及铝箔电极片存放在55°C下至少36h;铝箔电极 片的宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有低于9g的水，在该湿度下按照铝 箔铝箔电极片、电解纸、铝箔铝箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电 极芯外径控制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为155°C，干燥时间为25h，真空度保持在2Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于118°C的恒温环境下，抽真空至2Pa并保压 3. 5h后，再通入干燥（水含量小于1PPM)氮气（氮气纯度要求99. 99%以上）到0? 3MPa并 保压3. 5h;该抽真空一保压一通入氮气一再保压的步骤重复七次； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体移至手套箱中，手套箱的氧含量要 小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入电解液后，再加压 0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最后加入封口橡胶塞， 取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8) 性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验1000h，测试结 果见表5。
[0024]表5实施例5超级电容器的测试结果
对比例1 (1)电极片及电解纸的准备：将电解纸及铝箔电极片存放在45°C下12h;铝箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有13. 8g的水，在该湿度下按照铝箔 电极片、电解纸、铝箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯外径控 制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 真空干燥：将焊接好的电极芯装入干燥罐中，将干燥罐放入烘箱中进行高温真空干 燥，干燥温度为135°C，干燥时间为12h，真空度保持在6Pa; (5) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (6) 真空热处理：将超级电容器单体置于100°C的恒温环境下，抽真空至6Pa并保压 3. 5h进行热处理； (7) 注液：将真空热处理后的超级电容器单体移至手套箱中，手套箱的氧含量要 小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注入电解液后，再加压 0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最后加入封口橡胶塞， 取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (8) 性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验1000h，测试结 果见表6。
[0025]表6对比例1超级电容器的测试结果
对比例2 (1) 电极片及电解纸的准备：将电解纸及铝箔电极片存放在45°C下12h;铝箔电极片的 宽度为125mm，其中碳宽度为110mm，留白宽为15mm;电解质的宽度为120mm; (2) 卷绕：卷绕所处的环境湿度为每立方米空气含有13. 8g的水，在该湿度下按照铝箔 电极片、电解纸、铝箔电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯，卷成的电极芯外径控 制在58mm以内，长度控制在140mm以内； (3) 焊接：通过扫平机扫平压实电极芯两端，压实后的长度尺寸约为125mm;在电极芯 压实的一端极耳上焊接负集流片，并在负集流片上焊接上盖；在电极芯压实的另一端极耳 上焊接正集流片； (4) 装壳与滚槽：取出真空干燥后的电极芯，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，通过外壳上部卷边压在绝缘环上进行封口；在负集流片和上盖之间间隙所对应的外壳 部分滚一周形成一类似凹槽状的负极位滚槽，在正集流片和电极芯 之间的间隙所对应的外 壳部分滚一周形成一类似凹槽状的正极位滚槽；与负集流片连接的上盖引出负极，与正集 流片连接的外壳底部引出正极，上盖开设有用于注入电解液的注液孔，制得一超级电容器 单体； (5) 真空热处理：将需要干燥的超级电容器单体装入设置在干燥炉上的干燥罐中；抽 取干燥罐内的空气达到真空度〇. 7pa;再向干燥罐内填充压力为0.IMpa的氮气；干燥炉用 3. 5h升温至160°C;再抽取干燥罐内的氮气达到真空度0. 7pa，保持干燥罐内0. 7pa的真空 度，同时干燥炉160°C恒温保持7. 5h进行干燥；关闭真空泵，向干燥罐内填充压力为0.IMpa 的氮气，最后获得干燥后的超级电容器单体。
[0026] ( 6 )注液：将真空热处理后的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中，移至手套 箱中，手套箱的氧含量要小于4PPM，水含量要小于20PPM;先抽真空至低于6Pa，从注液孔注 入电解液后，再加压〇. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该抽真空一注液一加压步骤重复三次；最 后加入封口橡胶塞，取出手套箱，将注液孔用铝塞焊封，以密封注液孔； (7)性能测试：将制得的超级电容器在50°C的温度下，施加额定电压2. 7V老化12h后 测量；老化测量完毕后加上额定电压2. 7V，放于65°C环境中，做耐久性试验lOOOh，测试结 果见表7。
[0027] 表7对比例2超级电容器的测试结果
通过上述5个实施例可以看出，实施例3、实施例4与实施例5比较接近，皆能满足工艺 的要求，实施例4与实施例5稍优于实施例3。但实施例5相对于实施例4与实施例3工艺 更加严格，成本会稍高一些。实施例2优于实施例1，且实施例2与实施例1皆没有实施例 3好。这种试验数据说明，实施例4的各项条件基本满足产品要求，也就是说电极片与电解 纸烘干的温度在55°C、干燥时间为30小时，卷绕环境湿度控制在10g/m3,电极芯干燥温度 150°C，干燥时间20小时，真空度低于3Pa，入壳后干燥温度为115°C，真空度低于3Pa，保压 时间为3小进，通氮保压时间为3小时，重复6次能满足产品要求。当然这个条件应不是最 佳的条件，因为试验次数较少。通过重新设计试验，应可以找到更加精确的工艺条件。与对 比例1、2的测试结果相比，由于未进行多次氮气置换超级电容器单体内的氧和水，吸附在 箔表面及碳表面上的水和氧分子难以热清除，导致其容量略小一些，电阻也稍大，漏电也变 得较大，且l〇〇〇h寿命测试后其各测试指标变化较大；同时，采用高温进行真空干燥，容易 造成粘附活性碳的粘接剂老化，造成电容性能的劣化且寿命进一步变差，且密封胶圈老化， 影响密封性能。
[0028] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技 术方案，均应落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为135~155°C，干燥时 间为12~25h，真空度为低于6Pa ; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于100~120°C的环境下，抽真空至低 于6Pa，保压1~3. 5h后通入干燥氮气，保压1~3. 5h ;该步骤至少重复三次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤至少重复两 次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。2. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为150°C，干燥时间为 20h，真空度为6Pa ; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于115°C的环境下，抽真空至6Pa，保 压3h后通入干燥氮气，保压3h ;该步骤重复六次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤重复两次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。3. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤： (1) 卷绕：按照电极片、电解纸、电极片、电解纸的顺序重叠一起卷绕成电极芯； (2) 焊接：压实电极芯两端，在电极芯两端压实的极耳上分别焊接有正集流片和负集流 片；负集流片上还焊接有上盖； (3) 真空干燥：将步骤（2)制得的电极芯进行真空干燥，干燥温度为155°C，干燥时间为 25h，真空度为2Pa ; (4) 装壳与滚槽：将步骤（3)的电极芯取出，装上密封圈及绝缘环，将电极芯压入外壳 中，再进行封口和滚槽制得超级电容器单体； (5) 真空热处理：将步骤（4)的超级电容器单体置于118°C的环境下，抽真空至低于 2Pa，保压3. 5h后通入干燥氮气，保压3. 5h ;该步骤重复七次； (6) 注液：将步骤（5)制得的超级电容器单体置于充满氮气的密封罐中移至手套箱中； 先抽真空至低于6Pa，注入电解液，再加压0. 3~0. 4MPa，以压入电解液；该步骤重复两次； 加入封口橡胶塞，并密封注液孔。4. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，在步骤（1)之前还包括 将电解纸及电极片存放在45~55°C下至少12h。5. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，步骤（1)卷绕的湿度为 每立方米空气含有低于13. 8g的水。6. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，步骤（6)中手套箱的氧 含量小于4PPM，水含量小于20PPM。7. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，所述电极片材料为铝 箔、铜箔或镍箔的任一种。8. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，步骤（5)重复6次。9. 根据权利要求1所述的超级电容器的制造方法，其特征在于，步骤（5)中通入干燥氮 气后的压力为〇? l~〇. 3MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种超级电容器的制造方法，其包括以下步骤（1）卷绕电极芯；（2）焊接；（3）真空干燥；（4）装壳与滚槽制得超级电容器单体；（5）真空热处理：将超级电容器单体置于100~120℃的环境下，抽真空至低于6Pa，保压1~3.5h后通入干燥氮气，保压1~3.5h；该步骤至少重复三次；（6）注液后加入封口橡胶塞，并密封注液孔。该方法对生产环境要求低，且生产效率高，同时该方法在合适的干燥温度下，多次进行干燥氮气置换超级电容器内部的水和氧，特别是吸附在箔表面及碳表面上的水和氧分子，以进行有效热清除，满足超级电容器极低水与氧含量的要求，既不损坏超级电容器内部的材料而影响其性能及稳定性又降低超级电容器漏电及寿命测试后各项指标的波动。
【IPC分类】H01G11/84
【公开号】CN104882296
【申请号】CN201510322900
【发明人】刘泳澎, 马彦斌, 袁永, 张小波, 廖琼, 冯炯伟, 陈伟冬, 梁冠宏, 谢前飞
【申请人】肇庆绿宝石电子科技股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月12日