專利名稱：一種大功率儲能電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子儲能領域，具體地講，涉及一種大功率儲能電源。
背景技術：
由于石油資源的日益枯竭，石油危機導致石油資源的價格大幅度上漲，內燃機汽車在消耗大量石油資源的同時，產生了大量的污染，給城市帶來了新的煩惱。由于電能來源廣泛，價格便宜，電動汽車越來越受到人們的歡迎。但電動汽車由于受儲能技術的制約，到目前為止，在全球范圍內，仍然處于起步階段。人們已經探索和開發(fā)了多種形式的電能儲能方式，其中以化學儲能電池和雙電層超級電容器儲能(ElectricalDoule-LayerCapacitor簡稱EDLC)、多層陶瓷電容器(Mult1-layer ceramic capacitors 簡稱 MLCC)最具代表性。目前市場上的化學儲能電池豐要有鉛酸電池，鎳氫電池，液流釩電池、鋰電池、燃料電池等化學電池。這類化學電池通過電能化學能一電能的轉換過程，來實現能量的儲存和釋放。而以鋰電池為代表的化學電池在能量密度方面已趨于極限，而且充放電速度慢、大功率鋰電池存在安全隱患等。為克服上述化學電池存在的難題，EDLC由于充放電速度快(以秒分鐘計)，在近十年獲得的了迅速的發(fā)展，其原理是基于采用高比表面積電極材料，來增大電容量，上萬法拉的超級電容器已能批量生產。然而雙電層超級電容器的單體模塊電壓低(〈3伏)，儲能很少，目前最好的雙電層電容器的比能量只有鋰電池的十分之一。MLCC雖具有充放電快、壽命長等優(yōu)點，由于目前在結構上的缺陷在高壓下絕緣介電層易被被擊穿及產生表面電弧放電，不能在高電壓狀態(tài)下使用，儲能尚不及EDLC，更無法用于大功率儲能。因此目前的儲能技術已嚴重制約了以電動汽車產業(yè)的發(fā)展。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種大功率儲能電源，此電源耐高壓、防電磁干擾、電容大、儲能密度高、制備成本低、充電快、漏電少、壽命長、安全性能好、綠色環(huán)保。本實用新型采用如下技術手段實現發(fā)明目的:一種大功率儲能電源，包括絕緣介電層(1)，其特征是:所述介電絕緣層(I)內部設置有至少一個正內電極(2 )和一個負內電極(3 )，所述正內電極(2 )的一端通過正端電極
(4)連接正極極性柱(5)，所述負內電極(3)的一端通過負端電極(6)連接負極極性柱(7)，所述絕緣介電層(I)外側設置有抗干擾涂層(8)，所述絕緣介電層(I)、正端電極(4)、負端電極(6)和抗干擾涂層(8)都包裹在絕緣涂層(9)內?？垢蓴_涂層是鋁、銅、鎳中的一種或幾種組成，這樣保證了在高壓條件下充電時的電磁干擾問題。絕緣涂層采用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯等絕緣材料，進一步保證了在高壓條件下，由于表面電弧放電導致的失效。[0011]作為對本技術方案的進一步限定，所述正極極性柱(5)和負極極性柱(7)外層具有螺紋結構。這樣保證了在連接時，尤其是在高壓條件下結構牢固、安全可靠。作為對本技術方案的進一步限定，所述絕緣涂層(9)的外形為正方體形或者長方體形。作為對本技術方案的進一步限定，所述正內電極(2)和負內電極(3)為正方體圓角結構或者長方體圓角結構。這樣保證了在高壓條件下，由于表面電弧放電導致的失效。作為對本技術方案的進一步限定，所述絕緣介電層(I)厚度在0.5-10um，介電強度>300V/um，介電常數在1000-1000000之間。作為對本技術方案的進一步限定，所述正內電極(2)和負內電極(3)厚度在
0.l-2um,比表面積在10-2500m2/g之間。與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和積極效果是:本實用新型儲能密度高，是目前最好的鋰電池的3-4倍、壽命長、充電快、成本低，與鉛酸電池相當、可大電流放電等優(yōu)點。本實用新型與現有儲能產品相比，還有耐高壓、防電磁干擾、功率大、漏電少、安全性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，兼具鋰電池的高能量密度和雙層超級電容器、多層陶瓷電容器的高功率特性，該產品有望取代鋰離子二次電池和雙電層超級電容器，不但在電動汽車，而且在風能、太陽能儲能、電動工具、各類照明燈具和通訊類電子產品等行業(yè)中做為電源或儲能裝置。

圖1為本實用新型優(yōu)選實施例的結構示意圖。圖2為本實用新型的單層絕緣介電層和內電極的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和優(yōu)選實施例對本實用新型作更進一步的詳細描述。參見圖1和圖2，本實用新型包括絕緣介電層1、正內電極2、負內電極3、正端電極
4、正極極性柱5、負端電極6、負極極性柱7、抗干擾涂層8、絕緣涂層9.所述介電絕緣層I內部設置有至少一個正內電極2和一個負內電極3，所述正內電極2的一端通過正端電極4連接正極極性柱5，所述負內電極3的一端通過負端電極6連接負極極性柱7，所述絕緣介電層I兩側分別設置有抗干擾涂層8，所述絕緣介電層1、正端電極4、負端電極6和抗干擾涂層8都包裹在絕緣涂層9內。本實例中正負內電極2、3均為石墨烯，分別為500層，絕緣介電層I為摻雜改性納米鈦酸鋇，端電極4為金屬鎳，極性柱5、6均為銅錫合金。本實例中正、負內電極2、3正對面積為50mm2，內電極之間的絕緣介電層I厚度為3um。石墨烯材料具有非常大的比表面積，其比表面積為普通材料的5倍以上。在本實例中，由于采用石墨烯為內電極導電材料，內電極面積增加至少5倍，以5倍計，內電極實際擴大為面積為250mm2。本實例中摻雜改性納米鈦酸鋇絕緣介電材料的介電常數達到20000，介電層耐壓達到 300V/um。所述正極極性柱5和負極極性柱7外層具有螺紋結構。[0025]所述絕緣涂層9的外形為正方體形或者長方體形。所述正內電極2和負內電極3為正方體圓角結構或者長方體圓角結構。所述絕緣介電層I厚度在0.5-10um,介電強度>300V/um，介電常數在1000-1000000 之間。所述正內電極2和負內電極3厚度在0.l-2um,比表面積在10_2500m2/g之間。根據儲能公式E= 1/2 CV2, E儲能(J)，C為電容(F)，V為電壓(V)。儲能量與電容量成正比，與絕緣介電材料所能耐受的電壓的平方數成正比。要提高儲能密度，提高絕緣層的耐壓場強是最有效的技術方案之一。本實用新型絕緣介電層I采用耐高壓、高介電常數的介電材料，這樣保證了在高壓條件下，所述大功率電容電池不被擊穿。根據儲能公式E= 1/2 CV 2，要提高儲能密度，提高電容量是提高儲能密度的另一技術方案。根據電容計算公式C =ε xe0xS/d; ε相對介電常數；ε ^真空介電常數
8.86 X 10_12單位F/m ;面積S，單位平方米；極板間距d，單位米。增大正、負內電極2、3比表面積、減薄絕緣介電層的厚度、提高介電層的相對介電常數都能提高電容電池的電容量。本實用新型采用以石墨烯為代表的高表面積材料制備內電極，采用Ca、Zr、Mn、Zn、Mg等堿金屬和Dy、Er、HO、Y、Yb、Ga、Nd、PT、Sm和Gd等稀土金屬摻雜改性納米鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、鈦酸銅鈣等介電材料，制備微米級介電層，這樣保證了在同等質量或同等體積下實現儲能電源大容量。本實用新型的另一結構形式，可并聯(lián)兩個以上單體，構成不同用途的大功率儲能電源。本實用新型 的另一個實施例將30256個此大功率超級儲能電源芯片并連在一起，可組成一個儲能量為50KW、體積為13.95L、質量只有77.5kg的大功率儲能電源?？晒┕β蔍Okw的電動汽車以100km/h的速度行駛500km，在充電站內5分鐘就可充滿電，像汽車加油
一樣方便。當然，上述說明并非對本實用新型的限制，本實用新型也不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本實用新型的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種大功率儲能電源，包括絕緣介電層(1)，其特征是:所述介電絕緣層(I)內部設置有至少一個正內電極(2)和一個負內電極(3),所述正內電極(2)的一端通過正端電極(4)連接正極極性柱(5)，所述負內電極(3)的一端通過負端電極(6)連接負極極性柱(7)，所述絕緣介電層(I)的外側設置有抗干擾涂層(8)，所述絕緣介電層(I)、正端電極(4)、負端電極(6 )和抗干擾涂層(8 )都包裹在絕緣涂層(9 )內。
2.根據權利要求1所述的大功率儲能電源，其特征是:所述正極極性柱(5)和負極極性柱(7)外層具有螺紋結構。
3.根據權利要求1所述的大功率儲能電源，其特征是:所述絕緣涂層(9)的外形為正方體形或者長方體形。
4.根據權利要求1所述的大功率儲能電源，其特征是:所述正內電極(2)和負內電極(3)為正方體圓角結構或者長方體圓角結構。
5.根據權利要求1所述的大功率儲能電源，其特征是:所述絕緣介電層(I)厚度在0.5-10um，介電強度>300V/um，介電常數在1000-1000000之間。
6.根據權利要求1所述的大功率儲能電源，其特征是:所述正內電極(2)和負內電極(3)厚度在0.l-2um,比表面積在10-2500m2/g之間。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率儲能電源，包括絕緣介電層(1)，其特征是所述介電絕緣層(1)內部設置有至少一個正內電極(2)和一個負內電極(3)，所述正內電極(2)的一端通過正端電極(4)連接正極極性柱(5)，所述負內電極(3)的一端通過負端電極(6)連接負極極性柱(7)，所述絕緣介電層(1)兩側分別設置有抗干擾涂層(8)，所述絕緣介電層(1)、正端電極(4)、負端電極(6)和抗干擾涂層(8)都包裹在絕緣涂層(9)內。本實用新型儲能密度高，是目前最好的鋰電池的3-4倍、壽命長、充電快、成本低，與鉛酸電池相當、可大電流放電等優(yōu)點。
文檔編號H01G4/002GK202957143SQ20122065148
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權日2012年12月3日
發(fā)明者劉振升, 胡立祥 申請人:濟南航醫(yī)納科技有限公司