[发明专利]具有含锂电解质的电化学电容器

说明书

在先申请的权益声明

本申请要求2010年4月21日提交的美国专利申请第12/764311号的权益。该文件的内容以及本文提及的出版物、专利和专利文件的全部内容都通过参考结合于此。

背景技术

虽然人们已经就推进超级电容器技术进行了广泛的研究，但是仍然需要具有更高的能量密度而又能够高效且低成本地制造，且不会造成过多环境或安全困扰的装置。

发明内容

本文揭示了一种装置，其中第一电极与第二电极处于相对的关系，在第一电极和第二电极之间设置有隔板，在整个第一电极、第二电极和隔板中结合有电解质。该电解质包含一种或多种锂盐以及一种或多种溶剂。该第一和第二电极主要包含活性炭，其微孔孔尺寸分布的特征在于，尺寸最大为1纳米的孔提供的孔容之和至少为0.3立方厘米/克，尺寸为1-2纳米的孔提供的孔容之和至少为0.05立方厘米/克，尺寸大于2纳米的所有孔的孔容之和小于0.15立方厘米/克。

在另一个实施方式中，电化学电容器包含：在第一集电器上形成的第一电极，在第二集电器上形成的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间设置的隔板，该隔板与第一和第二电极相邻。在整个第一电极、第二电极和隔板中结合有包含一种或多种锂盐以及一种或多种溶剂的电解质。第一和第二电极主要包含活性炭，该活性炭具有微孔孔尺寸分布，该分布中，尺寸≤1纳米的孔提供的孔容之和≥0.3立方厘米/克，尺寸从＞1纳米至≤2纳米的孔提供的孔容之和≥0.05立方厘米/克，尺寸＞2纳米的所有孔提供的孔容之和＜0.15立方厘米/克。

另一种实施方式涉及包括多个电化学电容器（ECC）电池的ECC堆。

附图说明

考虑以下对各种实施方式的详细说明并结合附图，可以更完整地理解本发明内容，附图中：

图1A-1D是根据各种实施方式的电化学电容器（ECC）的示意图；

图2和3是各种活性炭材料的孔尺寸分布图；和

图4是用于形成沉积锂的活性炭电极的设备的示意图。

具体实施方式

在不偏离本发明内容的范围或精神的前提下，可以设想并实现本文具体描述之外的其他实施方式。以下具体描述并非限制性的。提供的定义是为了便于理解某些常用的术语，而非限制其内容。

除非另外指明，否则，说明书和权利要求书中所有表示特征尺寸、量和物理性质的数值都应理解为在所有情况下用“约”字修饰。因此，除非有相反的说明，否则，前述说明书和所附权利要求书中提出的数值参数都是约数，可以根据本领域技术人员利用本文揭示的内容试图获得的所需性质而变化。

通过端点描述的数值范围包括该范围内包含的所有数值（例如，1-5包括如1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5）以及所述范围内的任意范围。除非另外指明，否则，本文揭示的百分数应以重量百分数表示。类似地，当将组合物或结构表述为主要具有特定组成时，所述组合物或结构包含在重量上占主要地位的所引述成分。

如本说明书和所附权利要求书中所用，单数冠词“一个”、“一种”和“该”包括具有复数指代物的实施方式，除非其内容有清楚的相反说明。使用单数形式的术语可以包括涉及一个以上该术语的实施方式，除非其内容有清楚的相反说明。例如，短语“加入一种溶剂”包括加入一种溶剂或一种以上的溶剂。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或”一般以包括“二者任一或二者全都”的含义使用，除非上下文中有清楚的相反说明。术语“包括”和“包含”表示包含但并不限于，即包含而非排它。

本文揭示的内容涉及电学装置，在一些实施方式中包括电化学电容器（ECC），也可称作超级电容器。在一些实施方式中，ECC可包括两个被多孔隔板分隔的电极，并包含电解质溶液。对ECC施加电势时，由于阴离子被吸向正电极而阳离子被吸向负电极，产生离子电流流动。离子电流流动产生电荷，该电荷被储存在每个极化电极和电解质溶液之间的界面处。

ECC的具体设计可根据预期应用而变化，包括例如，“果冻卷”或圆柱形设计，长方形设计，棱柱形设计，蜂窝状设计，混合或假电容性设计，超电容器（supercapacitor）或超级电容器（ultracapacitor）型设计，以及本领域中已知的其他设计。所揭示的ECC可用于任何这些（以及其他）设计中。