用于制造基于纤维状聚合物材料和碳材料的混合物的用于双层电气装置的电极的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种方法，该方法包括使得纤维状聚合物材料与碳材料接触，形成混合物，使得所述混合物与液体接触，形成浆液，然后形成包含所述浆液的层。本发明专利技术还揭示了由所述方法形成的层，包含所述层的电极，以及包含所述层和/或电极的电气装置。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】用于制造基于纤维状聚合物材料和碳材料的混合物的用于 双层电气装置的电极的方法 本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2009/003012,国际申请日为2009年5月 14日，进入中国国家阶段的申请号为200980120174. 9,专利技术名称为"用于制造基于纤维状 聚合物材料和碳材料的混合物的用于双层电气装置的电极的方法"的专利技术专利申请的分案 申请。 相关申请交叉参考 本申请要求于2008年5月29日提交的美国申请第12/129, 208号的优先权，其内 容通过参考结合于此。
技术介绍

本专利技术涉及制造适合用于电气装置（例如双电层电容器）中的电极和其它部件的 碳和纤维状聚合物组合物的方法。
技术介绍
高密度储能装置，例如双电层电容器已经成为重要的研究课题。双电层电容器或 EDLC是一种通常包括以下组成的电容器：被多孔分隔件分隔的碳电极、集电器和电解质溶 液。当对EDLC施加电势的时候，由于阴离子被吸引到正电极，阳离子被吸引到负电极，产 生离子电流。所述离子电流产生电荷，所述电荷储存在各个极化的电极与电解质溶液之间 的界面处。 EDLC的设计可以根据预期的应用变化，可以包括例如标准的胶冻卷设计，棱柱设 计，蜂窝状设计，混合型设计，或者本领域已知的其它设计。H)LC的能量密度以及具体的 功率会受到构成H)LC的部件的性质的影响，所述部件包括所用的电极和电解质。对于电 极，通常在所述装置的制造中使用大表面积碳，碳纳米管，其它形式的碳，以及复合材料。 通常将用于EDLC电极的碳材料涂覆和/或沉积在集电器或其它基材上。为了制备 稳定而均一的分散体，通常将所述碳材料与聚偏二氟乙烯（PVDF)之类的粘结剂混合。例 如，在一种常规的方法中，可以将碳材料与粘结剂（例如PVDF)的浆液涂覆在施涂有石墨的 铝集电器上，通常对所述浆液涂层进行加热和/或施加真空，以除去任何存在的液体。通 过使用粘结剂材料，例如PVDF，会延长制造电极所需的加工时间，造成污染，可能导致大 的内部电阻，从而降低特定电极结构可以实现的性能。 因此，人们希望解决常规双电层电容器存在的上述问题以及其它的缺陷。通过本 专利技术的碳组合物和方法可以满足这些需要和其他的需要。
技术实现思路
本专利技术涉及制造适合用于电气装置（例如双电层电容器）中的电极和其它部件的 碳和纤维状聚合物组合物的方法。本专利技术通过使用一种新颖的碳和纤维状聚合物组合物， 解决了上述问题中的至少一部分。 在第一方面，本专利技术提供了一种方法，该方法包括使得纤维状聚合物材料与碳材 料接触，形成混合物，使得该混合物与液体接触，形成浆液，然后形成包含所述浆液的层。 在第二方面，本专利技术提供了一种如上所述的方法，其中纤维状聚合物材料包括聚 四氟乙烯。 在第三方面，本专利技术提供采用上述方法制造的层。 在第四方面，本专利技术提供一种电极和/或装置，其包含通过上述方法制备的层状 的组合物。 在以下详细描述和任意权利要求中部分地提出了本专利技术的另外一些方面和优点， 它们部分源自详细描述，或可以通过实施本专利技术来了解。通过所附权利要求中特别指出的 要素和组合将会认识和获得下述优点。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只 是示例和说明性的，不构成对所揭示的本专利技术的限制。 附图简要说明 被纳入此说明书并构成说明书的一部分的【附图说明】说明了下述的数个方面。在所 有的附图中相同的附图标记表示相同的要素。 图1是根据本专利技术的各个方面，碳和纤维状PTFE材料的混合物的电子显微照片。 专利技术详述 参考以下详细描述、实施例、权利要求以及之前和以下的描述，可以更容易地理解 本专利技术。但是，在揭示和描述本专利技术的组合物、制品、装置和方法之前，应理解，本专利技术不限 于所揭示的具体组合物、制品、装置和方法，除非另有说明，因此它们当然是可以改变的。应 当理解本文所使用的术语仅为了描述特定的方面而不是限制性的。 提供以下对本专利技术的描述，作为按其目前已知方面来揭示本
技术实现思路
。因此，相关 领域的普通技术人员会认识并理解，可以对本文所述的本专利技术的各方面作出许多变化，同 时仍能获得本专利技术的有益的结果。还显而易见的是，本专利技术所需的有益结果中的一部分可 以通过选择本专利技术的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域普通技术人员会 认识到，对本专利技术的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希望的，并且是本发 明的一部分。因此，提供的以下描述作为对本专利技术原理的说明不构成对本专利技术的限制。 揭示了可用于所揭示的方法和组合物、可结合所揭示的方法和组合物使用、可用 于所揭示的方法和组合物的制备或者是所揭示的方法和组合物的产物的材料、化合物、组 合物以及组分。在本文中揭示了这些和其它的材料，应当理解，当揭示了这些材料的组合、 子集、相互关系、组等等而未明确地具体提及这些化合物的每个不同的单独的和集合的组 合以及这些化合物的排列组合时，在本文中具体设想和描述了它们中的每一种情况。因 此，如果揭示了一类取代物A、B、和C且揭示了一类取代物D、E、和F和组合方面的实施例 即A-D的实例，则可单独地和集合地设想每一个。因此，在本实例中，具体设想了以下组合 A-E，A-F，B-D，B-E，B-F，C-D，C-E和C-F中的每一个，应认为以上这些都是从A, B和C ;D，E和 F ;以及实例组合A-D的内容揭示的。同样，也具体设想并揭示了上述的任何子集或组合。 因此，例如，具体设想了 A-E，B-F和C-E的亚组，并应认为它们是从A，B和C ;D，E和F ;以及 实例组合A-D的内容揭示的。这种概念应用于本内容的所有方面，包括但不限于组合物的 任何组分以及所揭示组合物的制备方法和使用方法中的各步骤。因此，如果存在可执行的 多个附加步骤，应当理解，可通过所揭示方法的任一特定方面或各方面的组合来执行这些 附加步骤的每一个，而且可具体构想每一个这样的组合且应当认为已对其进行了揭示。 在本说明书和下面的权利要求书中提到许多术语，这些术语具有以下含义： 如本文中所用，单数形式的"一个"、" 一种"和"该"包括复数指代形式，除非文中 另有明确说明。因此，例如，提到"化合物"包括具有两种或更多种这类化合物的方面，除非 文本中有另外的明确表不。 "任选的"或"任选地"表示随后描述的事件或情形会或不会发生，而且该描述包括 事件或情形发生的实例和事件或情形不发生的实例。 在本文中，范围可以表述为自"约"一个具体值始和/或至"约"另一个具体值止。 当表示这样一个范围的时候，另一个方面包括从一个特定值和/或到另一特定值。类似地， 当使用前缀"约"表示数值为近似值时，应理解，具体数值形成另一个方面。应该进一步理 解，范围的各端点不管与另一个端点相关还是独立于该另一个端点，都是有意义的。 如本文所用，除非有相反的具体陈述，否则，组分的"重量％ "或"重量百分数"或 "重量百分比"表示组分的重量相对于包含该组分的组合物的总重量的百分比。 在本文中，双电层电容器，即"EDLC〃表示任意的设计用来储存电荷的装置，其包 括例如超级电容器（supercapacitor)，超高电容器（ultracapacitor)，具有标准胶冻卷设 计、棱柱设计、蜂窝状设计、混合型设计或者本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造用于双层电气装置的电极的方法，其包括：a)在不存在任何液体的情况下，使得纤维状聚合物材料与碳材料接触，形成碳材料缠结在其中的纤维状聚合物材料的网络；b)使得a)中形成的网络与液体接触，形成浆液；c)将至少一部分所述浆液沉积在基材上以形成包含所述浆液的层；以及d)定位与所述层接触的第二基材，该第二基材按照与所述第一基材至少部分重叠对齐，并且相反设置的方式定位，从而形成层叠的结构，其中，所述第一基材和第二基材中的至少一种能够吸收所述浆液中的至少一部分液体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·P·加德卡里，J·F·麦齐，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US