[发明专利]用于制造超级电容器的方法

说明书

本发明涉及用于存储能量的部件，特别是涉及一种用于制造超级电容器的方法，所述超级电容器包括柔性基板(1)，所述方法至少包括以下步骤：从第一卷轴(2)展开所述柔性基板(1)；喷洒多个悬浮液(7)，所述多个悬浮液包括悬浮在溶剂(8)中的微米颗粒/纳米颗粒(4)，一个或多个悬浮液(7)由多个喷嘴(9)喷洒；沿着所述柔性基板(1)的运输方向(10)运输所述柔性基板(1)的至少一部分至少穿过用于沉积所述微米颗粒/纳米颗粒(4)的沉积区域(5)，所述沉积区域(5)与所述柔性基板(1)的交叉部分形成影响区域(17)；并且在每个喷洒期间，加热所述柔性基板(1)，以便促进一个或多个溶剂(8)从喷洒在所述柔性基板(1)上的悬浮液(7)完全蒸发。

技术领域

本发明涉及用于存储能量的部件，特别是涉及一种用于制造电容器的方法。所涉及的电容器还称作“超级电容器”，其特征在于，所述超级电容器具有的能量密度比电介质电容器的能量密度更大，并且所述超级电容器具有的功率密度比电池的功率密度更高。

背景技术

超级电容器通常包括被浸有电解液的两个多孔电极(离子盐通常上是有机的溶液，季铵盐例如为乙腈或碳酸丙烯酯中的四乙基四氟硼酸铵。这些电极通常由多孔绝缘膜分隔，所述多孔绝缘膜允许电解液的离子的循环。

称作“EDLC”(即“Electrochemical Double Layer Capacitator(电化学双层电容器)”的首字母缩合词)的第一超级电容器建立在与传统电容器的原理等同的原理上，其中，可极化电极和电解液用作电介质。所述第一超级电容器的电容来自于在电解液/电极的界面处的双层离子和电子的组织。如今，为了存储能量，超级电容器组合了来源于在电极附近的离子静电组织的电容组元以及由于电容器中的氧化还原反应的伪电容组元。

在应用于两个电极之间的电位差的作用下，用于存储能量的静电组元通过电解液的离子在每个电极的表面附近的非均匀分配来执行。用于存储能量的静电组元授予了潜在较高的特殊功率和在整个充电和放电循环期间的非常良好的性能。

已开发出具有在特殊表面与体积之间的非常大比例的材料(所述材料具有的多孔性适用于该规模的离子存储)，以增加超级电容器的电容。这些材料的制造方法朝向富勒烯、碳纳米管、活性炭、碳纳米纤维或CNF、以及石墨烯的使用定向，这些材料有利地较轻、不太贵、并且比通常用于实施电池的材料毒性更小。

超级电容器可替代用于具有较高能量需求(尤其是具有极端温度、振动、较大加速度或较高含盐度)的应用的传统电容器。在这些环境中，在电池不强烈受寿命限制的情况下，所述电池不可运行(这些条件应用于例如雷达、运动型汽车、电气航空电子学和军事应用)。

对于地面运输(机动车辆、有轨电车、公共汽车、“停启”装置，在所述“停启”装置中，能量在减速期间被回收)中的车辆的加速阶段，超级电容器主要应用于需要在(分钟量级的)短时间上具有能量峰值(即具有强功率)的系统。

超级电容器还可用于对于经装载系统中的电力的管理，以使电气设备安全，在自主传感器的网络中使敏感系统(无线电台、监控系统、军事领域、数据中心)的供电安全，所述自主传感器用于工业场地、复杂场地或敏感场地(医院、航空电子、近海平台、石油勘探、水下应用)的监控应用，以及最后用于在可再生能源(风能、大气电能回收)中的应用。

为了允许工业应用，需优化超级电容器的能量密度和功率密度。此外，如今，超级电容器的内阻过高且控制不良。常规的超级电容器由具有不均匀且未优化的孔穴分配的活性炭组成，并且使用聚合物粘合剂以确保所述超级电容器的结构的机械强度。该粘合剂增加了电容器的内电阻并且不利地增加了所述电容器的重量。此外，该粘合剂随时间降级并通过使超级电容器的性能降级来污染电解液。不合适的多孔性还造成对于活性材料中的离子转移的阻力。