[发明专利]具有双导电层的电容器

说明书

本发明涉及电工技术，特别涉及电容器制造工业，可以在制造使用双导电层(DEL)的高容量电容器中得到应用。已发现具有DEL的电容器可用作例如计算机工程、通信设备、数控机床等在不间断重复制造工艺中需要不间断电源的系统中的备用电源；可用于柴油发电机的电发动机起动；用于病人用车、高尔夫车等的电源。

所属领域目前已知为双导电层(DEL)电容器的电能累积器例如见美国专利4313084(1982)和4562511(1985)。所说电容器都包括两个多孔可极化电极和由介质材料构成且设置在两电极间的多孔隔板及电流引线。使用含水或无水电解质的电容器中的液体电解液容纳于电极和隔板的小孔中及电容器壳内的某些自由空间内。电荷累积于电极材料和电解质间的小孔中的界面上。可极化电极材料可采用各种常规多孔碳材料。为增大具有双导电层的电容器容量，对所说碳材料进行预激活处理，以便将它们的比表面积增大到高达300-3000m²/g。

DEL电容器具有远大于常规膜型和电解电容器的电容，即，高达每克活性电极材料几十法拉第。然而，这种电容器具有相当小的比能量，即不超过3W-h/lit。

DEL电容器的另一个固有缺点是再充电期间析出气体，例如在正极上析出氧气和/或在负极上析出氢气。这是由于再充电期间达到了所说气体在各电极上析出的电位。结果，电容器壳内的气体压力增大，如果不提供专门的压力释放阀，会导致其减压，甚至爆炸。然而，这种阀的操作可靠性常常不能确保防止这种由于它们被灰尘阻塞等导致的减压或爆炸等。这就是为什么DEL电容器具有固有缺点即减压和甚至爆炸危险的原因，它需要专门的服务和维护。为了更可靠地防止再充电期间的减压，一是为“双保险起见”应该极大地降低最终充电电压，同时也降低初始放电电压，以便不达到危险的边缘。这进而引起了DEL电容器的比能极大地下降，正如众所周知的，这种下降直接正比于DEL电容器的比能的平方，而比能的平方直接正比于初始和最终放电电压值之差的平方。

所属领域已知的有具有由多孔碳材料构成的可极化电极和由氧化镍构成的不可极化电极的DEL电容器(见WO97/07518，1997年2月27日)。碱金属的碳酸盐或氢氧化物水溶液用作电解质。与具有两个可极化电极(高达45J/cm³或12.5W-h/lit)和1.4V的最大电压的DEL电容器相比，这种电容器具有高得多的比能值。然而，前述电容器仍具有相当多缺点，即，如何使其完全加压的问题和需要专门的服务和维护的问题。不使电容器完全加压会降低最大充电电压值和比能值及不合适的高充电电流，因此需要太长的充电时间。

本发明的一个目的是提供一种完全加压而无需要服务和维护的电容器。

本发明另一目的是提高电容器的比能，减少充电时间。

本发明的上述目有可通过这里所公开的发明达到，本发明的要点在于，双导电层电容器包括两个电极、液体电解质、和隔板，电解质填充隔板和两电极的空白空间的填充率在90和40％之间，其中的一个或两个电极为可极化的。