[发明专利]高电压双电层电容器装置及制造方法

说明书

发明背景

本发明总体涉及电化学能存储装置及其制造方法，且更具体地涉及双电层电容器（EDLC）装置及制造这种装置的方法。

电气系统中，次级电源使得其能够积累、存储以及将电能释放到外部电路。其中，次级电源是常规电池、常规电容器和电化学电容器。

一种类型的电化学电容器是双电层电容器（EDLC）装置有时可称为超级电容器。超级电容器通常具有大于100F/g的具体电容，相比之下常规电容器仅具有仅几个F/g量级的额定电容。超级电容器用于各种不同应用中，包括但不限于存储器备份以渡过短时电压中断、电池管理应用以改进电池的电流控制或在高负载需求时提供电流升压、燃料电池应用以增强峰值负载性能、汽车上的再生制动，以及汽车起动系统。

电化学超级电容器通常包括填充有电解液的密封外壳、放置在外壳内的正电极（阴极）和负电极（阳极）、将阳极空间与阴极空间分离的诸如薄膜的分离件以及将超级电容器联接至外部电路的特定引线端子。已知的超级电容器结构存在制造困难和电压限制并且需要改进。

附图说明

参考附图描述非限制性且非排他性的实施例，其中，各附图中相同的附图标记表示相同的部件，除非另有指出。

图1是第一示例性双电层电容器（EDLC）装置的立体图。

图2是图1中所示的EDLC装置的剖视图。

图3是图1和2所示的EDLC装置的立体图。

图4是第二示例性EDLC装置的剖视图。

图5是图4中所示的EDLC装置的立体图。

图6是图3和4中所示的EDLC装置的另一剖视图。

具体实施方式

在各种应用中，EDLC装置是已知的并用作次级电源。但是，在使用中，在EDLC的工作电压上，存在着实际限制，且因此，现有的EDLC装置倾向于以非常低的电压工作，也许是几伏或更少。一个示例中，已知的EDLC装置可在约2.5至约2.7V，但不会更高的电压下工作。通常，且因为相对小EDLC装置的不断提高的工作电压的实际挑战，在最终用户要求比EDLC装置可单独处理的更高的工作电压时，两个或更多个EDLC装置一起组合使用并串联电连接。

但然而，本领域中，多个较低电压的EDLC装置组合使用不是完全令人满意的解决方案。一般来说，随着EDLC装置的数量增加，为能量存储电路带来了额外成本和复杂性，这直接增加了其中使用EDLC装置的系统的成本。可能需要平衡元件来保持各EDLC装置之间的相等工作电压，进一步增加了电路的复杂性并还要导致其它花费。对于任何给定安装，随着EDLC装置的数量增加，维护和可靠性问题还可能更明显。

双电层电容器（EDLC）装置有时候以纽扣电池或微型电池构造来设置。这种纽扣电池EDLC装置是理想的，因为相比于其它已知的EDLC构造，它们倾向于在相对紧凑结构下具有高能量密度，并且具有比电池高得多的功率密度。但是，它们具有上述的相同的工作电压限制，并需要改进。

下面描述克服本领域中这些和其它缺点的双电层电容器（EDLC）的示例性实施例。提供了构造成纽扣电池以及其它封装构造的EDLC装置的实施例，其能够以比常规EDLC装置高的电压工作。对于任何给定的安装，这又倾向于降低所要求的EDLC装置的数量，导致空间节省并简化能量电路。因此，更低成本而又高可靠性的能量存储系统是可能的。

如下面所描述的，这通过在单个EDLC装置中设置多个存储电池来实现。通过在EDLC装置中设置不只一个能量存储电池，其工作电压相应地增加，当呈比常规EDLC装置中每个具有单个电池的两个单个EDLC装置更小的封装尺寸。制造诸如EDLC装置的方法方面部分是显而易见的而部分将具体在下面讨论。

图1是根据本发明的示例性实施例形成的示例性双电层电容器（EDLC）装置100的立体图。EDLC装置100一般包括由第一导电外壳件102和第二导电外壳件104组装成的外壳，在图1所示的示例中，如本领域的技术人员所认识到的，由于其与现有硬币，诸如一角硬币总体形状上的类同之处，一起限定纽扣电池封装构造。即，装置100以盘状或硬币状封装来设置。