具有含锂电解质的电化学电容器制造技术

一种装置，其包括：第一电极，第二电极，位于第一和第二电极之间的隔板，以及在整个所述第一电极、第二电极和隔板中结合的电解质。所述电解质包含一种或多种锂盐以及一种或多种溶剂。所述第一电极和第二电极主要包含具有一定微孔孔尺寸分布的活性炭。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有含锂电解质的电化学电容器在先申请的权益声明本申请要求2010年4月21日提交的美国专利申请第12/764311号的权益。该文件的内容以及本文提及的出版物、专利和专利文件的全部内容都通过參考结合于此。
技术介绍
虽然人们已经就推进超级电容器技术进行了广泛的研究，但是仍然需要具有更高的能量密度而又能够高效且低成本地制造，且不会造成过多环境或安全困扰的装置。
技术实现思路
本文掲示了ー种装置，其中第一电极与第二电极处于相对的关系，在第一电极和 第二电极之间设置有隔板，在整个第一电极、第二电极和隔板中结合有电解质。该电解质包含ー种或多种锂盐以及ー种或多种溶剤。该第一和第二电极主要包含活性炭，其微孔孔尺寸分布的特征在于，尺寸最大为I纳米的孔提供的孔容之和至少为O. 3立方厘米/克，尺寸为1-2纳米的孔提供的孔容之和至少为O. 05立方厘米/克，尺寸大于2纳米的所有孔的孔容之和小于O. 15立方厘米/克。在另ー个实施方式中，电化学电容器包含在第一集电器上形成的第一电极，在第ニ集电器上形成的第二电极，以及在第一电极和第二电极之间设置的隔板，该隔板与第一和第二电极相邻。在整个第一电极、第二电极和隔板中结合有包含一种或多种锂盐以及ー种或多种溶剂的电解质。第一和第二电极主要包含活性炭，该活性炭具有微孔孔尺寸分布，该分布中，尺寸< I纳米的孔提供的孔容之和彡O. 3立方厘米/克，尺寸从> I纳米至< 2纳米的孔提供的孔容之和> O. 05立方厘米/克，尺寸> 2纳米的所有孔提供的孔容之和< O. 15立方厘米/克。另一种实施方式涉及包括多个电化学电容器(ECC)电池的ECC堆。附图说明考虑以下对各种实施方式的详细说明并结合附图，可以更完整地理解本
技术实现思路
，附图中图1A-1D是根据各种实施方式的电化学电容器(ECC)的示意图；图2和3是各种活性炭材料的孔尺寸分布图；和图4是用于形成沉积锂的活性炭电极的设备的示意图。具体实施例方式在不偏离本
技术实现思路
的范围或精神的前提下，可以设想并实现本文具体描述之外的其他实施方式。以下具体描述并非限制性的。提供的定义是为了便于理解某些常用的术语，而非限制其内容。除非另外指明，否则，说明书和权利要求书中所有表示特征尺寸、量和物理性质的数值都应理解为在所有情况下用“约”字修饰。因此，除非有相反的说明，否则，前述说明书和所附权利要求书中提出的数值參数都是约数，可以根据本领域技术人员利用本文掲示的内容试图获得的所需性质而变化。通过端点描述的数值范围包括该范围内包含的所有数值(例如，1-5包括如I、1.5、2、2. 75、3、3.80、4和5)以及所述范围内的任意范围。除非另外指明，否则，本文掲示的百分数应以重量百分数表示。类似地，当将组合物或结构表述为主要具有特定组成时，所述组合物或结构包含在重量上占主要地位的所引述成分。如本说明书和所附权利要求书中所用，単数冠词“ー个”、“ー种”和“该”包括具有复数指代物的实施方式，除非其内容有清楚的相反说明。使用単数形式的术语可以包括涉及ー个以上该术语的实施方式，除非其内容有清楚的相反说明。例如，短语“加入ー种溶剤”包括加入一种溶剂或ー种以上的溶剤。如本说明书和所附权利要求书中所用，术语“或” 一般以包括“二者任一或二者全都”的含义使用，除非上下文中有清楚的相反说明。术语“包括”和“包含”表示包含但并不限干，即包含而非排它。 本文掲示的内容涉及电学装置，在一些实施方式中包括电化学电容器(ECC)，也可称作超级电容器。在一些实施方式中，ECC可包括两个被多孔隔板分隔的电极，并包含电解质溶液。对ECC施加电势时，由于阴离子被吸向正电极而阳离子被吸向负电极，产生离子电流流动。离子电流流动产生电荷，该电荷被储存在每个极化电极和电解质溶液之间的界面处。ECC的具体设计可根据预期应用而变化，包括例如，“果冻卷”或圆柱形设计，长方形设计，棱柱形设计，蜂窝状设计，混合或假电容性设计，超电容器(supercapacitor)或超级电容器(ultracapacitor)型设计，以及本领域中已知的其他设计。所掲示的ECC可用于任何这些(以及其他)设计中。图IA描绘了ー种示例性装置中各元件的排列。装置100包括第一电极121和第ニ电极122。在第一电极121和第二电极122之间设置有隔板140。在一些实施方式中，隔板140与第一电极121和第二电极122都直接相邻。电极之一，如第一电极121,也可称为阳极，而另一个电极，在本例中是指第二电极122，可称为阴极。阳极定义为电流进入电化学电池的电极，阴极定义为电流离开电化学电池的电极。第一电极121和第二电极122 —般包含多孔碳或活性炭材料。第一电极121和第ニ电极122的设计可以相同，或者可以彼此不同。因此，关于电极各种特性的描述可应用于任何ー种或全部两种电扱。应该理解，第一电极和/或第二电极可独立地具有本文讨论的任何或全部特性。所掲示的电极包含活性炭。(以重量计)主要包含活性炭的电极在本文中称为“活性炭电扱”。活性炭电极可包含除了活性炭以外的材料。在一些实施方式中，第一和第二电极中的任何一种电极可包括活性炭电极。例如，一个电极可主要包含活性炭，另ー个电极可主要包含石墨。在一些实施方式中，第一电极和第二电极都是活性炭电极。在一些实施方式中，活性炭可具有较高的碳表面积。利用具有较高表面积的活性炭能为装置提供较高的能量密度。在一些实施方式中，电极中使用的活性炭的碳表面积至少约为100平方米/克(例如至少约为1000或1500平方米/克)。可使用的活性炭的具体例子包括基于椰子壳的活性炭，基于石油焦的活性炭，基于浙青的活性炭，基于聚偏ニ氯こ烯的活性炭，基于多并苯的活性炭，基于酚醛树脂的活性炭，基于聚丙烯腈的活性炭，以及来自天然来源的活性炭，例如煤、木炭或其他天然有机来源。在一些实施方式中，活性炭电极包含大于约50重量％的活性炭(例如大于50、60、70、80、90或95重量％的活性炭)。根据ー些实施方式，用于ECC的电极包含总孔隙率大于O. 4立方厘米/克(例如，大于O. 4、0. 45、0. 5、0. 55、0. 6、0. 65或O. 7立方厘米/克)的活性炭材料。由微孔(d< 2纳米)产生的总孔容的比例可大于或等于95% (例如，至少95、96、97、98或99%)，由超微孔Cd く I纳米)产生的总孔容的比例可大于或等于60%(例如，至少60、65、70、75、80、85、90或95%)。活性炭的孔尺寸分布可包括超微孔、微孔、中孔和大孔，并可表征为具有单模、双模或多模孔尺寸分布。超微孔可占总孔容的大于或等于O. 3立方厘米/克(例如大于或等于O. 4立方厘米/克)。孔尺寸(d)在I < d < 2纳米范围内的孔可占总孔容的大于或等于O. 05立方厘米/克(例如至少O. 1,0. 15、0. 2或O. 25立方厘米/克)。孔尺寸大于2纳米的所有孔(可包括中孔和/或大孔)(如果存在的话)可占总孔容的小于或等于O. 15立方厘米/克(例如小于O. I或O. 04立方厘米/克)。 电极可包含ー种或多种粘结剂。粘结剂可通过在松散集合的微粒材料中促进粘着性，起到为电极提供机械稳定性的作用。粘本文档来自技高网...

【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：K·P·加德卡里，S·贾亚拉曼，H·R·里姆，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：
国别省市：