本发明专利技术提供制造类似超级电容器的电子电池的方法。制造类似超级电容器的电子电池的步骤如下。在基板上形成第一集电器。在第一集电器上形成第一电极。由第一固态电解质和第一导电材料形成第一电极，其中第一导电材料使第一固态电解质中所包含的移动离子不可逆，并且第一导电材料超过渗透极限。在第一电极上形成电解质。在该电解质上形成第二电极。第二电极由第二固态电解质和第二导电材料形成，其中第二导电材料使第二固态电解质中所包含的移动离子不可逆，并且第二导电材料超过渗透极限。在第二电极上形成第二集电器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及固态能量储存装置，尤其涉及这种装置中的电解质薄膜。本专利技术还涉及制造固态能量储存装置以及因此产生的诸如电池和超级电容器的装置的方法和系统。
技术介绍
随着发展中国家的工业化和需求增加，已知的全球原油存量正以不断增长的速度逐渐减少。2008年每桶原油的价格超过了 100美金，并且在未来可能更贵。对于发电，存在许多燃油发电厂的替代方案天然气、煤、核能和水力发电厂已经广泛设置在美国和其它工业化国家。然而，燃烧天然气和煤都会导致大气层内二氧化碳浓度增加，且随着全球变暖加速，各国政府正在寻求这些日益关注的焦点的解决方案，所以目前对于诸如太阳能、风力和潮汐这些可再生能源感兴趣。人们应该知道，虽然在未来核能发电的百分比可能增加，但是这不是万能的。大家一定记得切尔诺贝利和三里岛的意外事故，以及有关于几百年甚至几千年以后仍具有危险的严重放射性废料问题。此外，虽然为了平和目的使用核能，但却提高了可裂变燃料的供应，并增加了核扩散的可能性及其伴随而来的所有问题。这种多面问题需要并入多种解决方案的策略。上述增加可再生能源的采用是一个良好的开端，但是我们必须学习减少每人消耗的能量，并且更有效使用能源。而实现这些目标的一项关键因素是有效储存能量。这个同样存在许多解决方案将水抽向高地、在地下洞穴内储存压缩空气、将过多电能转换成燃料，诸如氢、飞轮、电池和电容等等。每种解决方案都有最佳的应用方式，目前来说电池和电容器是小型和中型便携式电子设备中优选的电能储存方法。然而，在车辆推进和负载平衡或功率调节应用方面，越来越有兴趣使用大型电池和电容器。电池和电容器已被提议用于储存风力和光电发电机产生的能量，在无风或无光线时提供电力。最后，出现运用在MEMS(微电机系统)、SiP(系统封装)以及其它微电子装置上的新式薄膜电池。对于大多数工业操作而言，需要能量来制造电池和电容器。而且，这些装置本身并不产生能量，但它们更有效地运用能量。因此，重要的是考虑到已知应用中特定电池或电容器的净能量平衡。若能量储存装置在使用寿命期间储存的能量超过制造时使用的能量，那么会造成宝贵的能量节省，整体二氧化碳排放量的可能减少。然而，如果情况正好相反，则表示所讨论的技术并非一种“绿色”节能型技术。可再充电电池制造是一种能量相对密集的操作高能量密度锂离子电池特别需要高纯度材料，其中某些材料必须在高温下制备。许多早期的锂离子电池只有几百次的有限寿命，在许多一般便携式应用中的净能量平衡都是负值。在已知尺寸和重量的情况下，这种电池确实提供比较好的性能，因此减少了装置的整体尺寸和重量——在充分了解全球变暖以及能量储备减少的严重性之前，这是首要考虑。对于车辆推进和发电厂应用，关键在于电池的净能量平衡为正值，其使用寿命足以应付其使用。由于电化学电池的天性，其电极会在充电与放电期间经历化学变化。这些变化可为相位变化、构造变化和/或体积变化的形式，所有这些变化都会随时间严重耗损电极的完整性， 并且减少电池容量。的确，最新一代锂离子电池中的充电与放电过程必须小心控制，过充过放都会限制效能并且导致电池过早故障。反之，电容器利用电荷的形态将其能量储存在电极上。不涉及到化学变化，并且大部分电容器都具有数百万次以上100%深度放电的使用寿命。电容器的充放电速度也远超过电化学电池，这对于捕捉迅速释放的能量，例如下降的电梯中以及汽车刹车能量再生应用，特别有吸引力。传统静电与电解电容器广泛应用于电子电路应用，但是每单位重量或体积只能储存相对少量的能量。在功率密度与使用寿命比能量密度更重要的前提下，电化学双层(EDL)电容器的出现已提供一种取代传统电化学电池的可行方案。事实上，最新一代 EDL超级电容器具有 25Wh/kg的比能，大约等同于铅酸电化学电池。现有技术人们长久以来知道，在电介质与不可逆的电极之间的界面上存在非常大的静电容量。请参见 R. Kotz 和 M. Carlen 发表于 Electrochimica Acta 45,2483-2498 (2000)的 "Principles and Applications of Electrochemical capacitors (电化学电容器的原理及应用)”。此现象是运用在现今市面上可获得的电化学双层(EDL)超级电容器上(有时候称为“超电容器”)。请参见2007年4月美国能源部的Iteport of the Basic Energy Science Workshop in Electrical Energy Morage (电能储存中的基本能量科学工厂报告)”中的"Basic Research Needs for Electrical Energy Storage (对电能储存的基本研究需要)”。此机制的接受要追溯到1853年，当年赫姆霍茨(von Helmholtz)发现电化学双层。请参见 H. von Helmholtz, Ann. Phys. (Leipzig) 89 (1853) 211。若两个电极都浸泡在电介质内，将在最接近正电极之处形成来自电解质的第一负离子层，而将在前述负离子附近形成来自电解质的第二正离子层，形成所谓的“赫姆霍茨双层”。在相对的负电极上发生类似的处理，不过在该情况下，正离子形成最靠近电极的层，如图1中示意性示出。因为此双层只形成于电极与电解质之间的界面上，所以需要建立使此界面区域最大化的构造。传统地，EDL超级电容器由大表面积碳粉以及电解液制成。请参见 B. E. Conway,"ElectrochemicalSupercapacitors-Scientific Fundamentals and Technological Applications (电化学超级电容器-科学基础及技术应用)”，Kluwer, New York, 19990然而，EDL超级电容器的电容量并不一定与表面积成比例。使用BET方法测量具有最大表面积的大多数多孔性碳粉，有时具有比其它较少表面积材料低的电容量。这通常解释成是因为某些孔的尺寸错误，所以无法形成双层构造。近来的EDL超级电容器已经使用有机溶剂电解质(K. Yuyama, G. Masuda,H. Yoshida 和 T. Sato 在 Journal of Power Sources 162，1401 0006)所发表的 “ Ionic liquids containing the tetrafluoroborate anion have the best performance and stability for electric double layer capacitorapplications ( MillSt^l ^ 离子液具有对电双层电容器应用的最佳性能及稳定度)”或甚至聚合电解质(“Polymer Capacitor Catching Up with Li-ion Battery in Energy Density(赶上锂离子电池的聚合物电容器)”，http://techon. nikkeibp. co. jp/english/NEffS EN/20090615/171726/)， 以提高电极之间的最高电压，而不引起电解质的电解。这提高可储存本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：维尔讷·奥斯卡·马蒂恩森已去世，格林·杰里米·雷诺兹，
申请(专利权)人：OC欧瑞康巴尔斯公司，罗莎琳达·马蒂恩森，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。