[发明专利]电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器及制造该电容器的方法。更具体地，本发明涉及一种电双层电容器，通过在用于电容器的电极的制备中使用添加剂，该电容器的比电容得以改进，以及制造这种电容器的方法。

背景技术

电双层电容器(下文中称为“EDLC”)是指使用在电极和电解质之间界面处形成的导电双层的电容器。就EDLC的结构来说，其由一对用位于其间的隔离物彼此隔开的极化电极、电解质、集电器以及容纳上述所有的外壳构成。活性炭和碳合金(碳/金属复合材料)广泛地用作EDLC电极的材料。近来，一种导电聚合物和碳等之间的中间体聚并苯(PAS)半导体已开发并被用作新型碳电极。

通常，活性炭适合用作EDLC的极化电极材料，其由植物材料制成，例如椰树壳和纤维素等、含碳的或石油沥青或焦炭、或热固性树脂，例如酚醛树脂等等，以及聚丙烯腈(PAN)等。近来进行了各种尝试以改良用作EDLC极化电极的活性炭，目的是改进EDLC的比电容。

例如日本专利未审公开第7-220985号公开了中孔的形成和中孔直径的改进。日本专利未审公开第7-249551和9-213589号描述了EDLC的电容通过活性炭材料的改进而增加。

特别地，日本专利未审公开第7-220985号教导了活性炭可以有效作为用于增加EDLC在含水电解质中的电容的电极材料，当其具有为水分子直径的1.5到3.0倍的宽度和长度的微缝隙或卵形孔隙时；以及可以有效作为用于增加EDLC在有机电解质中的电容的电极材料，当微孔比电解质中溶解的离子的直径大0.2nm时。

而且，在日本专利未审公开第7-249551号中，对聚偏二氯乙烯(下文中称为“PVDC”)在非氧化性氛围中在800-1000℃进行热处理，以提供适合用作EDLC电极的具有中孔的碳材料。

同时，为了提供具有高比电容的电极，日本专利未审公开第9-213589号使用包含量为10-100重量％、优选量为80-97重量％的作为PVDC树脂的偏二氯乙烯的聚合物或偏二氯乙烯与其它单体的共聚物的活性炭材料。

大多数这样用于改进EDLC静电电容量的常规方法都是基于对活性炭添加添加剂。

发明内容

在本发明中，提供了一种EDLC来增加比电容，以便解决前述的问题，其中EDLC的活性炭电极的性质得到了改进。

而且，还提供一种制造EDLC的方法来增加比电容，其中EDLC的活性炭电极的性质得到了改进。

技术方案

依照本发明的一个方面，提供一种电容器，该电容器包括由导电材料和活性炭以及甲苯磺酸季铵盐制成的电极。

在该电容器中，甲苯磺酸季铵盐选自以下组中的至少一种：对甲苯磺酸四乙基铵(，下文中称为“TEApTS”)，及其衍生物。

优选地，活性炭通过浸入0.5-3M的甲苯磺酸季铵盐溶液中而用甲苯磺酸季铵盐来浸渍。

在优选的改进例中，电极通过用浸渍在0.5-3M的甲苯磺酸季铵盐溶液中的导电材料、活性炭和集电器的浆料涂敷集电器来制备。

而且，在所述电容器中，所述电极通过在溶剂中混合和分散导电材料、活性炭和甲苯磺酸季铵盐来形成浆料，并用所述浆料涂敷集电器来制备。

依照另一改进例，将包括导电材料和活性炭的电极浸入包含甲苯磺酸季铵盐的电解质中。

依照本发明的另一方面，提供一种制造电容器的方法，其包括：在溶剂中溶解甲苯磺酸季铵盐以制备浸渍溶液；将活性炭浸入浸渍溶液中一到十次；以及用浸渍了甲苯磺酸季铵盐的活性炭制备电极。

在该方法中，溶剂可以是乙腈(下文中称为“ACN”)或碳酸丙烯酯。该浸渍溶液包含浓度为0.5-3M的甲苯磺酸季铵盐。

依照本发明的另一方面，提供一种制造电容器的方法，其包括：制备活性炭；制备以100重量份的活性炭计量为5-60重量份的甲苯磺酸季铵盐；以及混合所述活性炭和甲苯磺酸季铵盐以制备用于电极的浆料。

仍然依照本发明另一方面，提供一种制造电容器的方法，其包括：在溶剂中溶解甲苯磺酸季铵盐以制备添加剂溶液；以及混合添加剂溶液和电解质。

该甲苯磺酸季铵盐选自以下组中的至少一种：TEApTS及其衍生物。

在该方法中，溶剂是乙腈或碳酸丙烯酯。浸渍溶液包含浓度为0.5-3M的甲苯磺酸季铵盐。优选地，浸渍溶液与体积比1∶1的电解质混合。

有益效果