电双层电容器和电双层电容器堆叠体制造技术

一种电双层电容器，包括一对集电器和介于所述一对集电器之间且彼此面对的一对极化电极，且隔板介于所述一对极化电极之间，其中每个集电器包括金属箔和位于金属箔与极化电极之间的导电聚合物层。导电聚合物层是用与极化电极的导电聚合物相同的导电聚合物形成的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电双层电容器(electric double layer capacitor)和电双层电容器堆叠体(stacked body)。
技术介绍
通常，电双层电容器把电双层(electric double layer)用作介电材料，所述电双层被形成在具有电荷的固体和与该固体接触的电解溶液之间的界面上，并且厚度大约为几纳米。这种电双层的容量为每平方厘米(cm2)几十μF，通过利用具有几千平方米表面积的活性炭作为电极，可以实现从几百到几千F的超大容量。所述类型的电双层电容器具有以下特性，并且已被实际使用，而且正在对其作进一步研究以提高其性能。(1)在重复充电和放电的循环中，可减小容量的退化。(2)与普通电池相比，一旦启动即可获得大输出功率。当前可得的小尺寸电双层电容器具有这样的结构用多孔板形成的隔板被夹持在一对集电器(collector)之间，该一对集电器的每一个集电器连接到极化电极层，该极化电极层主要包含在其表面上形成的活性炭。电解溶液被注入每个极化电极中，并且每个极化电极的外围用垫圈密封。具有上述结构的电双层电容器的组成元件常常被称为电池单元。以堆叠方式使用多个电池单元，并且还可以通过把多个电池单元放在金属容器中并用盖和垫圈密封，以硬币形状形成该多个电池单元。为了实现电双层电容器的规定耐压，考虑到规定的耐压，必须将至少两个电双层电容器串联地层压或堆叠，并且将其结构化为电双层电容器层压体或堆叠体。电双层电容器和电双层电容器层压体或堆叠体迄今已用于使用较小电流的用途，例如存储单元的备份。近来期望其用于要求大电流的应用，例如汽车中的能量再生以及电子器件中的不间断电源。为了使大电流流过，要求使电极和集电器变薄，以及减小等效串联电阻，所述等效串连电阻以下称为ESR。而且，随着电子器件小型化的发展，也日益需要厚度薄的电双层电容器。而且，常规电双层电容器堆叠体的缺点在于，当堆叠体用于高温下时，会造成在集电器与接线板之间的界面和相邻电双层电容器的集电器之间的界面处发生电解溶液溶剂的蒸发(干涸)和液体泄漏。这导致了ESR的增大。为了解决该缺点，有效的方法是用上述的接线板使电双层电容器加压，但是随着时间的消逝，在电双层电容器中将出现松动。结果，造成了在上述界面处发生液体的干涸和泄漏，以及不可避免地造成ESR的增大。作为对策，以下将被称为参考文件1的JP-A 07-161589公开了一种技术，其中粘合剂被涂敷并保持在界面上。特别是，在参考文件1中，极化电极通过导电粘合剂层连接到充当隔板或集电器的导电材料。另外，利用由活性炭、非晶炭和多孔炭(expanded carbon)组成的炭材料形成极化电极，同时用树脂和多孔炭形成导电粘合剂层。然而，在参考文件1中根本没有考虑集电器的性能的下降。而且，注意到在参考文件1中，树脂和多孔炭的导电粘合剂层被涂在极化电极上，该极化电极包括作为粘合剂的非晶炭，并且用火烧和烧结。利用该结构，已发现极化电极与导电粘合剂层之间的粘着力不足以确保长寿命。另外，使用这种导电粘合剂层导致了生产成本的增加和性能的下降。在粘合剂以类似的方式只被涂在垫圈的一部分上的情况下，同样的问题不可避免。而且，当酸性水溶液例如硫酸用作电解溶液时，弹性体系列材料通常用作集电器，且具有高透气性。因此，由于高透气性，这种材料易于造成电解溶液溶剂干涸，并且材料自身也昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电双层电容器和电双层电容器堆叠体，所述电双层电容器和电双层电容器堆叠体的每一个都具有薄的厚度，并且都能够有效地避免在集电器与接线板之间的界面和相邻电双层电容器之间的界面处发生干涸，而不增加生产成本。重新考虑在电双层电容器中包括的集电器和极化电极的组成以及界面处的连接结构，作为其结果提出了本专利技术，以便达到上述目的。根据本专利技术的一个方面，提供一种电双层电容器，包括彼此面对的一对极化电极，隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于所述一对极化电极外围的垫圈。在本专利技术的该方面中，集电器的每一个都包括金属箔和在金属箔的一个表面上形成的聚合材料导电层。极化电极的每一个都包括与导电层的聚合材料相同的聚合材料。根据本专利技术的另一方面，提供一种电双层电容器堆叠体，包括多个或至少两个堆叠的电双层电容器。在本专利技术的该另一方面中，电双层电容器的每一个都包括彼此面对的一对极化电极，隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于所述一对极化电极外围的垫圈。集电器的每一个都包括金属箔和在金属箔的一个表面上形成的聚合材料导电层。极化电极的每一个都包括与导电层的聚合材料相同的聚合材料。根据本专利技术的又一方面，提供一种制造电双层电容器的方法，所述电双层电容器包括隔板；彼此面对的一对极化电极，所述隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于每个极化电极外围的垫圈。在本专利技术的该方面中，所述方法包括以下步骤把垫圈压粘(pressing and bonding)到用作集电器的金属箔的一个表面上，并保留金属箔一部分没有被垫圈覆盖；通过使第一导电聚合材料扩散并溶解到溶剂中，获得第一浆(slurry)；把第一浆涂在未被垫圈覆盖的金属箔部分上；使第一浆变干成为第一导电聚合物层；通过使活性炭和与第一导电聚合材料相同的第二导电聚合材料扩散并溶解到溶剂中，获得第二浆；把第二浆涂在第一导电聚合物层上；使第二浆变干成为极化电极，以形成第一薄层；制备在结构上与第一薄层相同的第二薄层；使第一薄层和第二薄层每一层的极化电极彼此面对，并使隔板介于所述极化电极对之间；以及把每个集电器压粘到垫圈上，以获得电容器元件。附图说明图1所示横断面视图显示了常规的电双层电容器；图2所示横断面视图显示了根据本专利技术的电双层电容器的基本组成的例子；图3是图2所示的电双层电容器的部分扩展横断面视图；图4所示横断面视图显示了已利用层压薄膜密封的本专利技术电双层电容器的例子；以及图5所示横断面视图显示了已利用层压薄膜密封的本专利技术电双层电容器堆叠体的例子。具体实施例方式在描述本专利技术的实施例之前，将参照图1说明根据常规技术的电双层电容器堆叠体，以方便理解本专利技术。如图1所示，常规的电双层电容器5具有隔板7、将隔板7夹在中间的一对极化电极9、将极化电极9夹在中间的一对集电器11以及位于隔板7和极化电极9外围的垫圈13，所有这些部分组成了电池单元15。接线板17被布置成与集电器11接触。为了术语的统一，以下将电池单元15称为电双层电容器，并将包含有多个彼此堆叠的电池单元的元件称为电双层电容器堆叠体。以下将更详细地描述图1所示的电双层电容器的组成。极化电极9必须相对电解溶液稳定、具有导电性、具有大的比表面积(specific surfacearea)，以及因此必须利用粉状活性炭、活性炭纤维(通过用粘合剂例如聚四氟乙烯粘合活性炭获得的一种材料)、通过将活性炭与多并苯和炭粘合获得的固化活性炭等材料来形成极化电极9。电解溶液粗略地分为水溶液系列和有机溶剂溶液系列。其电解质的例子包括用于水溶液系列的硫酸和氢氧化钠，以及用于有机溶剂溶液系列的铵盐(ammonium sa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电双层电容器，包括：彼此面对的一对极化电极，隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于所述一对极化电极外围的垫圈，　集电器的每一个都包括金属箔和在金属箔的一个表面上形成的 聚合材料导电层，极化电极的每一个都包括与导电层的聚合材料相同的聚合材料。

【技术特征摘要】
JP 2003-5-20 2003-1418371.一种电双层电容器，包括彼此面对的一对极化电极，隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于所述一对极化电极外围的垫圈，集电器的每一个都包括金属箔和在金属箔的一个表面上形成的聚合材料导电层，极化电极的每一个都包括与导电层的聚合材料相同的聚合材料。2.根据权利要求1所述的电双层电容器，其中聚合材料包括烯烃共聚物。3.根据权利要求1所述的电双层电容器，其中每个极化电极还包括活性炭。4.根据权利要求1所述的电双层电容器，其中每个极化电极包括至少一个活性炭和聚合材料的混合物层。5.根据权利要求1所述的电双层电容器，其中每个极化电极包括活性炭层和混合物层，所述混合物层包括活性炭与聚合材料的混合物，并且附加到每个集电器的导电层。6.根据权利要求3所述的电双层电容器，其中活性炭的最大颗粒尺寸小于极化电极的厚度。7.根据权利要求4所述的电双层电容器，其中包括在至少一个混合物层中的活性炭的最大颗粒尺寸小于极化电极的厚度。8.根据权利要求5所述的电双层电容器，其中包括在活性炭层和混合物层每一层中的活性炭的最大颗粒尺寸小于活性炭层和混合物层每一层的厚度。9.根据权利要求1所述的电双层电容器，其中集电器的每一个都可用作为接线板。10.一种电双层电容器堆叠体，包括堆叠的多个电双层电容器，电双层电容器的每一个都包括彼此面对的一对极化电极，隔板介于所述一对极化电极之间；彼此面对的一对集电器，所述一对极化电极介于所述一对集电器之间；以及位于所述一对极化电极外围的垫圈，集电器的每一个都包括金属箔和在金属箔的一个表面上形成的聚合材料导电层，极化电极的每一个都包括与导电层的聚合材料相同的聚合材料。11.根据权利要求10所述的电双...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠原龙一，大家昌子，海野诚，
申请(专利权)人：NEC东金株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]