本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體的說是一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池。

背景技術(shù)：

超級(jí)電容器/鋰電池作為一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，具有較高能量密度、高功率密度、高充放電效率、長(zhǎng)壽命等特點(diǎn)，是一種新型，高效、實(shí)用的儲(chǔ)能設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、數(shù)碼、汽車、醫(yī)療、衛(wèi)生、電力電子、通訊、能源、軍用等領(lǐng)域。一個(gè)完整的超級(jí)電容器/鋰電池包括：外殼、集流體、電極、隔膜和電極質(zhì)五個(gè)部分。隔膜作為超級(jí)電容器/鋰電池的重要組成部分，對(duì)超級(jí)電容器/鋰電池的性能有著重要影響。為了限制超級(jí)電容器/鋰電池內(nèi)部電子的通過，隔膜會(huì)增加超級(jí)電容器/鋰電池的內(nèi)部電阻，并且隨著隔膜的老化，超級(jí)電容器/鋰電池內(nèi)部漏電流也明顯增大，導(dǎo)致超級(jí)電容器/鋰電池的循環(huán)壽命受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，電解質(zhì)位于正電極和負(fù)電極之間，將正、負(fù)電極隔開，中間無隔膜材料，同時(shí)采用密封材料，通過加壓加熱方法，密封住超級(jí)電容器/鋰電池兩極，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且密封性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，消除了隔膜對(duì)超級(jí)電容器/鋰電池的不利影響，提高了超級(jí)電容器/鋰電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，包括有上層集流體、下層集流體、正電極、負(fù)電極和電解質(zhì)，所述的正、負(fù)電極分別覆蓋在上、下層集流體上，所述電解質(zhì)位于正電極和負(fù)電極之間，將正、負(fù)電極隔開；所述上、下層集流體的四周采用密封材料密封，上層集流體或下層集流體上預(yù)留有用于向正、負(fù)電極之間注入電解質(zhì)的小孔，注入電解質(zhì)后，小孔由小孔密封材料密封。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述集流體材料為導(dǎo)電玻璃、金屬材料或高分子材料。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述正、負(fù)電極材料為碳素材料、金屬氧化物、聚合物或其中任兩種的復(fù)合材料。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述電解質(zhì)為水系電解質(zhì)、有機(jī)電解質(zhì)、離子電解質(zhì)、準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)或凝膠電解質(zhì)。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述正、負(fù)電極的面積小于上、下層集流體的面積，所述上、下層集流體的兩端通過加壓加熱方法使密封材料熔化并密封住正、負(fù)電極。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述密封材料為高分子材料、密封膠或含玻璃粉的混合膠，抗氧化、耐水、耐熱、耐冷、耐紫外輻射、不與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，而且密封性能良好；同時(shí)正、負(fù)電極之間的距離可以通過密封材料的用量或厚度來靈活控制。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述電解質(zhì)注入方法為直接灌注或抽真空灌注。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于：所述小孔密封材料采用高分子薄膜、密封膠、含玻璃粉的混合膠或焊錫，并通過機(jī)械加壓加熱或涂覆方法來密封小孔。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于：所述小孔密封材料上面覆蓋一層密封片。

所述的一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，其特征在于，所述小孔的數(shù)量為一個(gè)或2個(gè)。

一種無隔膜超級(jí)電容器/鋰電池的制作方法，包括以下步驟：

（1）在其中一個(gè)集流體上設(shè)有一個(gè)或兩個(gè)電解質(zhì)灌注小孔，或在每個(gè)集流體上各設(shè)一個(gè)電解質(zhì)灌注孔；

（2）在集流體上，通過印刷、或涂布、或旋涂、或噴涂、或生長(zhǎng)、或壓片等方法分別制備一層正電極與負(fù)電極材料，電極材料的面積略小于集流體；

（3）通過燒結(jié)或干燥的方法使電極材料牢固的覆蓋在集流體上，可以選擇預(yù)壓一下，使電極表面更平整；

（4）將準(zhǔn)備好的密封材料放在兩塊集流體之間，使密封材料覆蓋集流體四周無電極材料部分，通過加熱加壓方式使密封材料融化從而將兩塊集流體密封粘結(jié)在一起；

（5）通過預(yù)設(shè)的電解質(zhì)注入孔將電解質(zhì)注入到超級(jí)電容器/鋰電池內(nèi)部，并封裝電解質(zhì)入孔。

本發(fā)明的原理：

一個(gè)完整的超級(jí)電容器/鋰電池包括：外殼、集流體、電極、隔膜和電極質(zhì)五個(gè)部分。隔膜作為超級(jí)電容器/鋰電池的重要組成部分，對(duì)超級(jí)電容器/鋰電池的性能有著重要影響。為了限制超級(jí)電容器/鋰電池內(nèi)部電子的通過，隔膜會(huì)增加超級(jí)電容器/鋰電池的內(nèi)部電阻，并且隨著隔膜的老化，超級(jí)電容器/鋰電池內(nèi)部漏電流也明顯增大，導(dǎo)致超級(jí)電容器/鋰電池的循環(huán)壽命受限。本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，從而解決了超級(jí)電容器/鋰電池中隔膜材料帶來的問題。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明節(jié)省了超級(jí)電容器/鋰電池的隔膜材料和外殼，消除了由隔膜和外殼帶來的離子與電子的傳輸電阻，提高了超級(jí)電容器/鋰電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1 本發(fā)明中的超級(jí)電容器/鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖（單電解質(zhì)注入小孔）。

圖2 本發(fā)明中的超級(jí)電容器/鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖（雙電解質(zhì)注入小孔）。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，包括有上層集流體1、下層集流體2、正電極3、負(fù)電極4和電解質(zhì)5，正、負(fù)電極3、4分別覆蓋在上、下層集流體1、2上，所述電解質(zhì)5位于正電極3和負(fù)電極4之間，將正、負(fù)電極3、4隔開；所述上、下層集流體1、2的四周采用密封膜6密封，上層集流體1或下層集流體2上預(yù)留有用于向正、負(fù)電極3、4之間注入電解質(zhì)5的小孔7，注入電解質(zhì)5后，小孔7由小孔密封材料8密封，小孔密封材料8上面覆蓋一層密封片9。

電解質(zhì)注入小孔密封方法：

（1）方法一：（小孔密封材料8采用高分子薄膜）通過小孔7注入電解質(zhì)5后，在小孔7表面依次放置高分子薄膜和密封片9，通過加壓加熱，當(dāng)高分子薄膜完全融化時(shí)，撤去熱源，待其冷卻后即完成密封。

（2）方法二：（小孔密封材料8采用密封膠）在需要密封的電解質(zhì)注入小孔7上直接涂覆一層密封膠，再蓋上一層密封片或也可以不加密封片，待密封膠固化后，即完成密封。

（3）方法三：（小孔密封材料8采用混合膠或焊錫）在需要密封的電解質(zhì)注入小孔7上直接涂覆一層混合膠或焊錫，采用加熱的方法將其融化，當(dāng)混和膠或焊錫完全融化時(shí)，撤去熱源，待其冷卻后即完成密封。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，準(zhǔn)備好兩塊覆蓋正、負(fù)電極3、4的集流體1、2，正、負(fù)電極3、4面積比集流體1、2略小，首先在一塊集流體1四周覆蓋一層高分子薄膜，薄膜不能覆蓋集流體1上的電極部分，然后在上面蓋上另一塊集流體2，接著對(duì)其施加一定壓力和溫度，使里面的高分子薄膜熔化，當(dāng)高分子薄膜完全融化時(shí)，撤去熱源，待其冷卻后即完成集流體的密封膜6。后面采用直接灌注或真空灌注的方法，從預(yù)留的小孔7中注入電解質(zhì)5，注滿后，對(duì)小孔7進(jìn)行密封，小孔7的數(shù)量為一個(gè)。

實(shí)施例2

如圖1，一種無隔膜的超級(jí)電容器/鋰電池，準(zhǔn)備好兩塊覆蓋正、負(fù)電極3、4的集流體1、2，正、負(fù)電極3、4面積比集流體1、2略小，首先在一塊集流體1四周涂覆一層密封膠，密封膠不能覆蓋集流體上的電極材料部分，然后在上面蓋上另一塊集流體2，接著對(duì)其施加一定壓力和溫度，待密封膠干燥固化后，再注入電解質(zhì)，并密封注入小孔，小孔7的數(shù)量為2個(gè)。