[发明专利]双电荷层电容器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种利用由活性碳与电解液之间的界面构成的双电荷层的、具有大静电电容量的双电荷层电容器及其制造方法。

近来，已经研制出用作电子系统存贮器备用电源的基于双电荷层的大容量电容器，并将其广泛应用于微计算机和集成电路（IC）存贮器。

例如，在美国专利第3，536，936号中公开了一种双电荷层电容器。附图中图11表示了该公开的双电荷层电容器的结构。该双电荷层电容器含有一单个基本单元，该基本单元包含有：一对电子导体的集电极101、一对用活性碳粒子制成的可极化电极102、一对不导电的密封垫103和一块用以防止电子在可极化电极102间移动并位于可极化电极102间的隔离板104。可极化电极102由粉末状或颗粒状活性碳和一种电解质混合的凝缩悬浮液作为糊状电极制成。该电解质执行三个功能。它作为离子导电的加速剂、离子源和碳粒子的胶合剂。

减小双电荷层电容器的内阻是重要的。双电荷层电容器的内阻受形成可极化电极的活性碳的接触电阻和集电极与可极化电极之间的接触电阻的影响很大。

因此，为减小可极化电极的内阻和集电极与可极化电极间的接触电阻，每个基本单元应保持在垂直压力之下，使糊状活性碳的粒子处于良好的相互电接触状态。常规双电荷层电容对每一基本单元所需加上的压力虽然取决于电极的尺寸、碳材料粒子的尺寸或所用电解质的种类，但应保持在约100kg/cm²压强下。在先有的双电荷层电容器中，通过使电容器外壳变形或将集电极牢牢地结合于密封垫上而使该单元保持在受压状态。如果准备将一个双电荷层电容器用作大容量电容器，例如，用以驱动马达的电源，则必须增大基本单元电极的横截面面积。因此，施加于该基本单元的压力必须增大。然而，增大压力会导致一些实际问题，诸如施加压力装置的选择和对装有基本单元的外壳的高刚性要求。

本发明的一个目的是提供一种具有由在活性碳与电解液之间的界面构成的双电荷层的双电荷层电容器，该双电荷层电容器结构简单、能量密度高，且不需要任何电极加压装置。

本发明的另一目的是提供一种可方便地制造用于双电荷层电容器的可极化电极的方法。

本发明提供一种有由活性碳与电解液之间的界面构成双电荷层的双电荷层电容器，它至少含有：两个各有一个由烧结连接的活性碳细微粒子组成的多孔烧结体的可极化电极，插在可极化电极之间的隔离板，和密闭容纳所述极化电极、隔离板和电解质的外壳。

本发明还提供一种带有由活性碳与电解液之间的界面构成的双电荷层的双电荷层电容器，它至少含有：两个由烧结熔融连接的活性碳细微粒子组成的多孔烧结体的可极化电极，（该可极化电极由一种电解液浸渍），两个分别与可极化电极的一个表面热熔合的集电极，（该集电极由导电材料制成），插在可极化电极之间并由一种电解液浸渍的隔离板和以环绕可极化电极和隔离板的形式设置于集电极之间的密封垫，将该密封垫固定在集电装置上。

本发明还提供一种制造用于双电荷层电容器的可极化电极的方法，所述电容器具有一个由活性碳与电解液之间的界面构成的双电荷层，该方法包括下列步骤：将范围为50kgf/cm²到800kgf/cm²的压强加到置于一个模具中的活性碳活性碳细微粒子上，在将该压强加在该活性碳活性碳细微粒子上的同时，在活性碳活性碳细微粒子间施加脉冲电压用以使活性碳细微粒子间产生放电，并使活性碳活性碳细微粒子保持在700℃至1000℃的温度范围内，从而烧结活性碳细微粒子。

本发明上述的和其它目的、特征和优点将通过下面描述并结合以图示实例的方法表示本发明的最佳实施例的附图，将变得更加清楚。

图1为表示制造构成本发明双电荷层电容器中可极化电极的多孔烧结体的模型示意图;

图2为表示加到活性碳活性碳细微粒子上的压强、通过活性碳活性碳细微粒子的平均电流，以及活性碳活性碳细微粒子的温度随时间变化的曲线图;

图3为通过根据本发明的工艺流程形成的多孔烧结体的截面图;

图4为表示能将活性碳活性碳细微粒子烧结成多孔体的区域的示意图;

图5为表示本发明用于制造多孔烧结体的装置的电路图;

图6为表示放电状态的时序图;

图7为表示本发明实例1的双电荷层电容器和根据比较实例的双电荷层电容器的特性的表格;

图8为表示加到本发明实例1和比较实例的双电荷层电容器上的压强与这些双电荷层电容器内阻间关系的曲线图;

图9为本发明实例2的双电荷层电容器的截面图;