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雙層電容器.pdf

摘要
申請專利號:

CN201010142554.7

申請日:

2010.03.09

公開號:

CN101847522B

公開日:

2015.01.07

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01G 9/155申請日:20100309|||公開
IPC分類號: H01G11/64(2013.01)I; H01G11/84(2013.01)I 主分類號: H01G11/64
申請人: 阿維科斯公司
發明人: 德克·H·德賴西格; 喬納森·R·克諾普斯尼德; 杰西卡·M·史密斯; 李·希納伯格; 巴拉特·拉瓦爾
地址: 美國南卡羅來納州
優先權: 2009.03.23 US 12/408,832
專利代理機構: 北京市金杜律師事務所 11256 代理人: 鄭立柱
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010142554.7

授權公告號:

101847522B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.07|||2012.03.21|||2010.09.29

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供了一種包括至少一個電化學電池的雙層電容器。該電池包括至少一個電極(例如,2個電極),每個電極包括一個電化學活性微粒的多孔基體(例如,碳)。一種水基電解質與上述多孔基體相接觸地被設置。根據本發明,電解質由陰離子聚合體形成,該陰離子聚合體用作電化學活性微粒的粘合劑,以此減少電解質的損耗,尤其是減少其在高溫下的損耗。因為聚合體在本質上是含陰離子的,所以,它通常是親水性的,因此也就可以在遇水時仍保持其粘合性。聚合體的陰離子本質也使其在遇到腐蝕性多元酸時保持穩定,該多元酸被用于電解質中以提高電荷密度。因此,作為本發明的優點,所形成的電容器可顯示出良好的電氣性能(例如,高電容值以及低等效串聯電阻),即使在高溫(例如,70℃以及更高的溫度)下,依然具備上述良好的電氣性能。

權利要求書

權利要求書
1.  一種雙層電容器,包括一電化電池,該電池包括:
第一和第二電極,各自包括一電化學活性微粒的多孔基體;以及
一水基電解質,該水基電解質與所述電化學活性微粒相接觸地被設置,其中,所述電解質包括一陰離子聚合體和一多元酸。

2.  如權利要求1所述的雙層電容器,其中,所述陰離子聚合體包括一磺酸官能團。

3.  如權利要求1或2所述的雙層電容器,其中所述陰離子聚合體由乙烯基芳烴單體形成。

4.  如權利要求3所述的雙層電容器,其中,所述乙烯基芳烴單體為苯乙烯。

5.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述陰離子聚合體包括聚(苯乙烯磺酸),聚(苯乙烯磺酸)的鹽,或其混合物。

6.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述多元酸包括硫酸。

7.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,在所述電解質中,所述多元酸相對于所述陰離子聚合體的重量比為約2∶1至約40∶1,優選地,為約10∶1至約20∶1。

8.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述陰離子聚合體占所述含水電解質的約0.05wt.%至約15wt.%,所述多元酸占所述含水電解質的約10wt.%至約70wt.%。

9.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述陰離子聚合體占所述含水電解質的約0.5wt.%至約5wt.%,所述多元酸占所述含水電解質的約25wt.%至約50wt.%。

10.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,水占所述電解質的約30wt.%至約90wt.%,優選地,占所述電解質的約50wt.%至約70wt.%。

11.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述電化學活性微粒包括碳微粒。

12.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述電極包括鈦。

13.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述電池還包括一有滲透性的隔離物,該隔離物被設置于所述電極之間。

14.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述電容器包括多個電化電池。

15.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,在120Hz的工作頻率以及70℃的溫度下測量,所述電容器具有約100歐姆或更小的等效串聯電阻,優選地,約0.1至約50毫歐。

16.  如前述權利要求之一所述的雙層電容器,其中,所述電容器在70℃溫度下具有約1毫法/厘米2或者更大的電容量,優選地,在70℃溫度下具有約5至約50毫法/厘米2的電容量。

17.  一種用于形成一雙層電容器的電化電池的方法,該方法包括:與一電極相接觸地設置一糊劑,其中,所述糊劑包括一種電化學活性微粒和一種水基電解質,所述電解質包括一多元酸以及一陰離子聚合體。

18.  如權利要求17所述的方法,其中,所述陰離子聚合體包括一磺酸官能團。

19.  如權利要求17所述的方法,其中,所述陰離子聚合體由一苯乙烯單體形成。

20.  如權利要求17所述的方法,其中,所述陰離子聚合體包括聚(苯乙烯磺酸),聚(苯乙烯磺酸)的鹽,或其混合物。

21.  如權利要求17所述的方法,其中,所述多元酸包括硫酸。

22.  如權利要求17所述的方法,其中,所述糊劑中的所述多元酸相對于所述陰離子聚合體的重量比為約2∶1至約40∶1。

23.  如權利要求17所述的方法,其中,所述糊劑中的所述多元酸相對于所述陰離子聚合體的重量比為約10∶1至約20∶1。

24.  如權利要求17所述的方法,其中,所述電化學活性微粒包括碳微粒。

25.  如權利要求17所述的方法,其中,所述電極包括鈦。

說明書

說明書雙層電容器
背景技術
雙層電容器通常使用一對可極化電極,該可極化電極包含一個由導電微粒(例如,活性碳)形成的多孔基體。多孔基體被注入液態電解質,該電解質在本質上可以是含水的。由于多孔材料的有效表面積以及電極之間空間較小,因此,對于得到的電容器,可以具有大電容值。然而,經常與此類電容相關的問題是:含水電解質暴露在高溫環境下時,容易出現熱膨脹。這會導致電解質從電容器中泄露,反過來,這又導致了電容量減小以及等效串聯電阻增大。因此,現在需要對雙層電容器進行改進,使其即使暴露在高溫下時,也顯出良好的電氣特性。
發明內容
根據本發明的一實施例,提出了一種包括一電化電池(electrochemical cell)的雙層電容器,該電化電池包括第一和第二電極,其中每個電極各自包括一種電化學活性微粒的多孔基體。該電化電池還包括一種水基電解質,與上述的電化學活性微粒相接觸地設置。電解質包括一種陰離子聚合體以及一種多元酸。根據本發明的另一實施例,提出了一種用于形成雙層電容器的電化電池的方法,該方法包括:與電極相接觸地設置一糊劑,其中該糊劑包括電化學活性微粒以及水基電解質,該電解質包括一種多元酸以及一種陰離子聚合體。
本發明的其他特征和方面,通過下述更詳細的描述給出。
附圖說明
針對本領域技術人員,在說明書的剩余部分中更詳細地闡述了包括最佳的實施方式在內的本發明的完整和有效的公開,并參照了附圖,其中:
圖1為根據本發明的形成的電容器的一個實施例的剖視圖;以及
圖2為可用于本發明的電容器中的電化電池的一個實施例的分解圖;
本說明書和附圖中的相同或相似的附圖標記代表本發明的相同或相似的技術特征或元件。
具體實施方式
本領域技術人員應當理解,此處討論的僅僅是示范性的實施例的描述,而非對本發明的在該示例性的結構中有所體現的更寬的方面的限制。
總的來說,本發明涉及一種包括至少一個電化電池的雙層電容器。電化電池包括多個電極(例如,2個電極),其中每個電極包括一電化學活性微粒(例如,碳)的多孔基體。一種水基電解質與多孔基體相接觸地被設置。根據本發明,電解質配置有一陰離子聚合體用作電化學活性微粒的粘合劑,以此可以減少電解質的損耗,尤其在高溫時的損耗。因為聚合體在本質上是含陰離子的,所以,它通常是親水性的,因此也就可以在遇水時仍保持其粘合性。聚合體的陰離子本質也使其在遇到腐蝕性多元酸時保持穩定,該多元酸被用于電解質中以提高電荷密度。因此,作為本發明的結果,所形成的電容器可顯示出良好的電氣性能(例如,高電容值以及低等效串聯電阻),即使在高溫(例如,70℃以及更高的溫度)下,依然具備此良好的電氣性能。
用于含水電解質的陰離子聚合體典型地包括一個或多個陰離子官能團,該陰離子官能團可懸吊(pendant from)于聚合體主鏈(polymerbackbone)之外和/或包含于聚合體主鏈(polymer backbone)之中。合適的陰離子基團可包括,例如,羧酸鹽(carboxylate),磺酸鹽(sulfonate),硫酸鹽(sulphate),和/或任意其他帶負電荷的電離基團。聚合體主鏈可由多種不同單體形成,例如,芳香族單體,脂肪族單體及其組合。尤其適合用于形成陰離子聚合體的單體為乙烯基芳烴單體(vinyl aromatic monomers),例如,苯乙烯,2-乙烯基萘(2-vinyl naphthalene),α-甲基苯乙烯(alpha-methyl styrene),3-甲基苯乙烯(3-methylstyrene),4-甲基苯乙烯(4-methylstyrene),2,4-二甲基苯乙烯(2,4-dimethylstyrene),2,5-二甲基苯乙烯(2,5-dimethylstyrene),3,5-二甲基苯乙烯(3,5-dimethylstyrene),2,4,6-三甲基苯乙烯(2,4,6-trimethylstyrene),4-叔-丁基苯乙烯(4-tert-butylstyrene),4-甲氧基苯乙烯(4-methoxystyrene),4-乙氧基苯乙烯(4-ethoxystyrene),2-氯苯乙烯(2-chlorostyrene),3-氯苯乙烯(3-chlorostyrene),4-氯苯乙烯(4-chlorostyrene),2,6-二氯苯乙烯(2,6-dichlorostyrene),4-溴苯乙烯(4-bromostyrene),4-乙酰氧基苯乙烯(4-acetoxystyrene),4-羥基苯乙烯(4-hydroxystyrene),4-氨基苯乙烯(4-amino styrene),對二甲基乙氧基甲硅烷氧基苯乙烯(p-dimethylethoxy siloxy styrene),2-乙烯基吡啶(2-vinyl pyridine),4-乙烯基吡啶(4-vinyl pyridine),苯甲酸乙烯酯(vinyl benzoate),乙烯基苯甲酸4-叔丁酯(vinyl 4-tert-butylbenzoate),乙烯基咔唑(vinyl carbazole),乙烯基二茂鐵(vinylferrocene)等。這類陰離子聚合體的具體例子包括:磺化聚合體,例如,聚(苯乙烯磺酸)(poly(styrenesulfonic acid),聚(2-丙烯氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸)(poly(2-acrylamido-2-methyl-1-propane sulfonicacid)),磺化聚(醚醚酮)(sulfonated poly(etheretherketone)),磺化木素(sulfonated lignin),聚(乙烯磺酸)(poly(ethylenesulfonic)acid),聚(甲基丙烯酸乙氧基磺酸)(poly(methacryloxyethylsulfonic acid))等;羧酸化聚合物(carboxylated polymers),例如聚(丙烯酸),聚(甲基丙烯酸)(poly(methacrylic acid)),等。硫酸化聚合體,例如角叉菜膠(carrageenan)等;任何前述聚合物的鹽,及其組合。這類聚合體的鹽可包括,例如,金屬陽離子,例如鈉,鉀,鈣,鋰,銫,鋅,銅,鐵,鋁,鋯,鑭,釔,鎂,鍶,鈰等。這類鹽的具體例子包括,例如,或聚(苯乙烯磺酸)鋰鹽或鈉鹽。
如上所示,含水電解質還包括一多元酸,其可經受兩次或者更多次的質子離解(例如,2次,3次等)。一些適合的多元酸的例子可應用于此處,例如,硫化氫(二元),硫酸(二元),亞硫酸(二元),磷酸(三元),乙二酸(二元),碳酸(二元),丙二酸(二元)等。硫酸(H2SO4)可以,例如,失去一個質子以形成硫酸氫陰離子(HSO4-),失去第二個質子形成硫酸陰離子(SO42-)。當然,電解質還可以包含一元酸化合物,例如,硝酸,亞硝酸,鹽酸,高氯酸,氫碘酸,氫氟酸等。
電解質組分的相對濃度通常被選擇以獲得電容器的電氣特性的平衡。例如,雖然高陰離子聚合體濃度可提高電解質暴露在高溫中的穩定性,但是過高的濃度卻可以對電解質的電導率以及由此得到的電容器的電容值有負面影響。考慮到這一點,本發明公開了多元酸相對于陰離子聚合體的重量比為約2∶1至約40∶1,在一些實施例中,約5∶1至約30∶1,以及在一些實施例中,使用約10∶1至約20∶1的重量百分比以獲得期望的電氣性能。例如,陰離子聚合體可占電解質的約0.05wt.%至約15wt.%,在一些實施例中,約0.1wt.%至約10wt.%,在一些實施例中,約0.5wt.%至約5wt.%。同樣的,多元酸可占電解質的約10wt.%至約70wt.%,在一些實施例中,約20wt.%至約60wt.%,以及在一些實施例中,約25wt.%至約50wt.%。
含水電解質一般地可以多種形式中的任意一種形式存在,例如,溶液,分散體,凝膠體等等。然而,不論其存在的形式是怎樣的,含水電解質典型地含有重量占電解質(例如,陰離子聚合體,多元酸,以及水)的組分的約30wt.%至約90wt.%的水(例如,去離子水),在一些實施例中,約為40wt.%至約80wt.%,在另一些實施例中,約為50wt.%至約70wt.%。得到的含水電解質可具有約10milliSiemens/厘米(“mS/cm”)或者更大的電氣電導率,在另一些實施例中,約30mS/cm或者更大,在另一些實施例中,約40mS/cm至約100mS/cm,上述數據為在25℃下測得。電氣電導率的數值可通過使用任意現有的電氣電導率計(例如,Oakton Con 11系列)在25℃時測得。
在電容器的電極中使用的電化學活性微粒被配置以增加電極的有效表面積。這種增加的有效表面積使得電容器的形成對一給定體積具有更大的單元電容量和/或使得電容器的形成對一給定電容量具有更小的體積。典型地,電化學活性微粒具有一個特定的約為200m2/g的表面積,在一些實施例中,約為500m2/g,在另一些實施例中,至少約為1500m2/g。為得到期望的表面積,電化學活性微粒通常具有小體積。例如,電化學活性微粒的中等體積可小于約100微米,在一些實施例中,約0.01至約50微米,在另一些實施例中,約0.1至約20微米。同樣的,電化學活性微粒可為多孔形態。例如,電化學活性微粒可以具有多個平均直徑大于約5埃(angstrom)的孔或者通道,在一些實施例中,上述直徑大于約20埃,在一些實施例中,大于約50埃。
多種電化學活性微粒中任何一種都可以被用于本發明中。例如,可以使用具有期望的電導率水平的碳微粒,例如,活性碳,碳黑,石墨,碳納米管(carbon nanotube)等,以及其混合物。一些適用的活性炭的形式及其形成技術在Ivey等人的美國專利Nos.5,726,118;Wellen等人的美國專利5,858,911,以及Shinozaki等人的美國專利申請的公開文本No.2003/0158342中有所涉及,上述內容以全文引用的方式引入在此作為參考。多種金屬也可被用作電化學活性微粒,例如,由釕,銥,鎳,銠,錸,鈷,鎢,錳,鉭,鈮,鉬,鉛,鈦,鉑,鈀和鋨,及其上述金屬的組合所形成的微粒。也可以使用通過可逆法拉第反應序列(reversible faradaic reaction sequence)產生電流的非絕緣氧化物微粒。適用的氧化物可包含一種金屬,該金屬選自釕,銥,鎳,銠,錸,鈷,鎢,錳,鉭,鈮,鉬,鋁,鉛,鈦,鉑,鈀和鋨中的一種或上述金屬的組合,本發明中尤其適用的金屬氧化物包括二氧化釕(RuO2)。
電化學活性微粒一般與一個電極相接觸地被設置,其可由不同的導電材料,如鉭,鈮,鋁,鎳,鉿,鈦,銅,銀,鋁,鋼(如不銹鋼),以及其合金(如導電氧化物)等等中的任意一種形成。鈦金屬,以及其合金,尤其適合在本發明的使用。如本領域技術人員所知,該電極(電極)的幾何構造一般可有所變化,例如,以一個容器,罐(can),箔(foil),薄片(sheet),篩(screen),構架(flame)等形式存在。
得到的電容器可具有本領域中已知的任意期望結構。參考圖1,例如,一個雙層電容器10的一個實施例被示意性地示出,其包含與第一電極32和第二電極42接觸的水基電解質20。第一電極32涂覆有一層電化學活性微粒34的多孔基體。同樣地,第二電極42涂覆有一層電化學活性微粒44的多孔基體。典型地,電極32和42之間被設置的間隔大約10微米至1000微米。在這個特定的實施例中,電極之間還設置有一個隔離物50以抑制在兩個電極上聚集的電荷的短路。隔離物50有滲透性以允許電解質20的離子電流流過。為此目的的適用材料的例子包括,例如,多孔聚合體材料(例如,聚丙烯,聚乙烯等),多孔無機材料(如玻璃纖維墊(fierglass mats),多孔玻璃紙(porous glass paper)等),離子交換樹脂材料等。特別的例子包括離子全氟化磺酸聚合體膜(如杜邦(DuPont)生產的NafionTM膜),磺化氟碳聚合體膜,聚苯并咪唑(PBI)膜,以及聚醚醚酮(PEEK)膜。
如本領域中已知,雙層電容器的形成方式,也可以有多種不同的方式。在一實施例中,例如,先將含水電解質與電化學活性微粒混合形成糊劑。糊劑中的固態物,典型地,占糊劑的約5wt.%至約55wt.%,在一些實施例中,約10wt.%至約50wt.%,在一些實施例中,約15wt.%至約40wt.%。例如,電化學活性微粒(例如,碳黑,石墨,等)典型地占該糊劑的約5wt.%至約50wt.%,在一些實施例中,約10wt.%至約40wt.%,在一些實施例中,約15wt.%至約30wt.%。含水電解質也可占該糊劑的約50wt.%至約95wt.%。在一些實施例中,約60wt.%至約90wt.%,在一些實施例中,約70wt.%至約85wt.%。例如,陰離子聚合體可占該糊劑的約0.01wt.%至約10wt.%,在一些實施例中,約0.05wt.%至約4wt.%,以及在一些實施例中,約0.2wt.%至約2wt.%;多元酸可占該糊劑的約10wt.%至約40wt.%,在一些實施例中,約15wt.%至約35wt.%,以及在一些實施例中,約20wt.%至約30wt.%;以及水可占該糊劑的約30wt.%至約70wt.%,在一些實施例中,約35wt.%至約65wt.%,以及在一些實施例中,約40wt.%至約60wt.%。
一旦形成,則可通過諸如印刷(printing)(例如,影印(rotogravure)),噴涂(spraying),槽膜涂布(slot-die coating),滴涂(drop-coating),浸涂(dip-coating)等任意已知技術將該糊劑用于電極上。參考圖2,例如,示出了一個集成電化電池100的方法的實施例。在該實施例中,糊劑126由含水電解質和電化學活性微粒的混合物初步形成。然后,糊劑126和一個電極128被設置在一個絕緣結構120(由帶方向的箭頭指出)的開口內,而絕緣結構120則連接至另一電極124。如Meitav等人的美國專利Nos.6,790,556以及Meitav等人的美國專利6,576,365to之中所描述的那樣,結構120本質上可以是非導電的和穿孔的,上述內容以全文引用的方式引入在此作為參考。
上面描述的實施例通常是涉及在電容器中使用單個電化電池的。然而,當然應當理解,本發明的電容器也可包括2個或2個以上的電化電池。在一個這種實施例中,例如,電容器可以包括一堆2個或2個以上的電化電池,這些電化電池可以是相同或者不同的。
不管本發明的雙層電容器的特定結構,該雙層電容器都可具有優異的電氣特性,即便在高溫下也是如此。例如,本發明的電容器可具有約100歐姆(ohm)或者更小的等效串聯電阻(ESR),在一些實施例中,約50歐姆或更小,在一些實施例中,約0.01至約500毫歐(milliohms),在一些實施例中,約0.1至約100毫歐,而在另一些實施例中,約0.1至約50毫歐,上述數據均在120Hz的工作頻率下測得。同樣地,電容量可以為約1毫法/厘米2(“mF/cm2”)或更大,在一些實施例中,約2mF/cm2或更大,在一些實施例中,約5至約50mF/cm2,而在另一些實施例中,約8至約20mF/cm2,這些等效串聯電阻以及電容量的數值甚至在高溫下也可保持不變。例如,這些數值可以在約60℃至約80℃(例如,70℃)的溫度范圍下保持不變。
這種電容器可被廣泛地應用于多種應用場合,例如醫療設備(例如,植入式除顫器,心臟起搏器,心律轉變器,神經刺激器,藥物管理設備等。);自動化應用;軍事應用(例如,雷達系統);消費電子(例如,收音機,電視機等)以及諸如此類的設備。在一實施例中,例如,電容器可被用于植入式醫療設備中,該醫療設備被配置用于為患者提供治療的高電壓(如在約500V至約850V之間,或者,理想地,在約600V至約800V之間)治療。該設備可以包括被密封并具有生物惰性的容器或屏蔽套。一個或多個導線在設備和患者心臟間通過靜脈電連接。提供心臟電極以檢測心臟活動和/或對心臟提供電壓。至少部分導線(如,導線的尾端)可以與心臟的心室和心房中的一個或多個接近或接觸。該設備還包括一個電容器組,通常包括兩個或多個串聯的電容器,它們與設備內部或外部的電池相連,所述電池對所述電容器組提供能量。
本發明通過以下實施例可以更好的說明。
測試步驟
等效串聯電阻(ESR)和電容量:
使用開爾文或等效4點(源端和感應端)探針結構的安捷倫LCR表(型號4263B)測量等效串聯電阻。測量設置為:模式:Rs,時間:長,直流偏置:0V,頻率:1000Hz及LVL:1000mV。測量之前,進行一次開路的和短路補償,該補償使用安捷倫型號為4263B的LCR表的內部算法消除引線長度與探頭接觸電阻的影響。使用與電容器的額定等效串聯電阻接近,允許有1%的誤差的電阻進行電阻測量。將四點探針都與電容器連接,通過觸發LCR表,即可測得等效串聯電阻。
使用Keithley源表(型號:2400或2601或2602)測量電容量。測量時需要對電容器充分充電至其額定電壓,且充電直至充電電流低于1mA。該部件在開路狀態下穩定5分鐘。從4mA電流開始放電,并且維持放電電流4mA地進行放電。使用間隔至少為1秒的兩次電壓讀數進行計算。通過使用下面的公式計算以確定電容量:電容量=|Δt|*I/|ΔV|。
實施例1
示范了一種形成本發明的電容器中使用的導電糊劑的方法。首先,將18克大表面積的碳黑粉末和6克石墨粉末(Sigma Aldrich公司生產)混合。此外,將64.8克的4M硫酸(4M H2SO4)慢慢加入7.2克含水的聚(苯乙烯磺酸)(濃度為18wt.%)溶液中。將上述酸性混合物加入碳混合物并通過將制劑置于一個轉速為30rpm的滾筒中而使其充分混合。使用Meitav等的美國專利Nos.6,790,556和6,576,365中的充分描述的糊劑,可制作一組6個單電池。其后,對10組上述電池,在85℃以及額定電壓4.5V條件下測試其等效串聯電阻和電容量,結果如下表1和2所示:
表1



表2
  等效串聯電阻  (Ω)  等效串聯電阻  (Ω)  等效串  聯電阻  (Ω)  等效串聯電阻  (Ω)  時間(小時)  0  168  336  504  實施例1  0.184  0.206  0.258  0.328
實施例2
示范了一種形成本發明的電容器中使用的導電糊劑的方法。首先,將9.7克大表面積的碳黑粉末和3.3克石墨粉末(Sigma Aldrich公司生產)混合。此外,將82克的4M硫酸(4M H2SO4)慢慢加入9.1克含水的聚(苯乙烯磺酸)(濃度為18wt.%)溶液中。將上述酸性混合物加入碳混合物并通過將制劑置于一個轉速為30rpm的滾筒中保持24小時,使其充分混合。制成之后,由導電糊劑形成16個單電池,其面積為40.5mm x 22.5mm。一組電池被置于70℃中約1340小時(8周),另一組被置于25℃中約1340小時(8周)。上述電池每周測試一次其等效串聯電阻和電容量。8周的測試結果如表3、4所示。
表3:存貯在70℃中的單電池
  等效串  聯電阻  (1)mΩ  電容  (1)  F  等效  串聯  電阻  (2)  mΩ  電  容  (2)  F  等效  串聯  電阻  (3)  mΩ  電  容  (3)  F  等效  串聯  電阻  (4)  mΩ  電  容  (4)  F  等效  串聯  電阻  (5)  mΩ  電容  (5)  F  等效  串聯  電阻  (6)  mΩ  電  容  (6)  F  等效  串聯  電阻  (7)  mΩ  電  容  (7)  F  等效  串聯  電阻  (8)  mΩ  電  容  (8)  F  27  1.28  17  1  18  1.02  20  1.01  20  0.97  21.26  0.95  22.64  0.93  26.33  0.89  29  1.33  22  1.06  22  1.09  23  1.07  24  1.05  23.22  1.02  24.81  0.99  26.43  0.85  25  1.27  17  1  17  1.01  18  1.02  19  1  19.44  0.99  21.36  0.98  22.49  0.96  29.5  1.26  19  0.98  21  0.99  21  1  22  0.99  22.81  0.97  24.39  0.95  25.56  0.93
表4:存貯在25℃中的單電池
  等效  串聯  電阻  (1)  mΩ  電容  (1)  F  等效  串聯  電阻  (2)  mΩ  電  容  (2)  F  等效  串聯  電阻  (3)  mΩ  電  容  (3)  F  等效  串聯  電阻  (4)  mΩ  電  容  (4)  F  等效  串聯  電阻  (5)  mΩ  電  容  (5)  F  等效  串聯  電阻  (6)  mΩ  電  容  (6)  F  等效  串聯  電阻  (7)  mΩ  電容  (7)  F  等效  串聯  電阻  (8)  mΩ  電  容  (8)  F  27.5  1.32  20  1.36  19  1.28  18  1.27  18  1.34  17.41  1.31  17.53  1.33  17.4  1.27  26.5  1.3  20  1.31  18  1.25  17  1.24  17  1.3  16.42  1.28  16.25  1.28  16.01  1.28  27  1.28  23  1.31  20  1.23  19  1.23  18  1.29  18.07  1.29  17.96  1.24  17.73  1.30  30  1.25  23  1.25  22  1.24  21  1.2  21  1.23  20.36  1.23  20.45  1.22  20.03  1.24
實施例3
示范了一種形成本發明的電容器中使用的導電糊劑的方法。首先,將30.1克大表面積的碳黑粉末和10克石墨粉末(Sigma Aldrich公司生產)混合并搖晃10秒鐘。另外,將169.9克的5M硫酸慢慢加入19.1克含水的聚(苯乙烯磺酸)(濃度為18wt.%)溶液中。將上述酸性混合物加入碳混合物中,并用玻璃棒攪拌以確保其中碳混合物充分濕潤。
實施例4
示范了一種形成本發明的電容器中使用的導電糊劑的方法。首先,將17克大表面積的碳黑粉末和3克石墨粉末(Sigma Aldrich公司生產)混合,并搖晃10秒鐘。此外,將2克的聚(苯乙烯磺酸)鈉鹽(~Mw 70000)(Sigma Aldrich公司生產)與7克含水的聚(苯乙烯磺酸)(濃度為18wt.%)溶液混合。然后,將80克5M硫酸加入上述混合物中。將上述酸性混合物加入碳混合物中,并用玻璃棒攪拌以確保其中碳混合物充分濕潤。將得到的酸性混合物置于一個轉速為30rpm的滾筒中保持24小時。制成之后,由導電糊劑形成16個單電池,其面積為40.5mm x 22.5mm。一組電池被置于70℃中約1340小時(8周),另一組被置于25℃中約1340小時(8周)。上述電池每周測試一次其等效串聯電阻和電容量。8周的測試結果如表5、6所示。
表5:存貯在70℃中的單電池
  等效串  聯電阻  (1)mΩ  電  容  (1)  F  等效  串聯  電阻  (2)  mΩ  電  容  (2)  F  等效  串聯  電阻  (3)  mΩ  電  容  (3)  F  等效  串聯  電阻  (4)  mΩ  電  容  (4)  F  等效  串聯  電阻  (5)  mΩ  電  容  (5)  F  等效  串聯  電阻  (6)  mΩ  電  容  (6)  F  等效  串聯  電阻  (7)  mΩ  電  容  (7)  F  等效  串聯  電阻  (8)  mΩ  電  容  (8)  F  18  1.29  18  1.27  19  1.26  18.59  1.24  18.86  1.21  18.93  1.20  22.97  1.06  39.12  1.12  16  1.30  16  1.3  16  1.26  16.56  1.25  16.54  1.23  16.83  1.22  19.36  1.21  32.27  1.18  18  1.27  18  1.26  19  1.23  19.05  1.22  19.21  1.21  20.31  1.18  26.22  1.17  38.01  1.10  19  1.26  20  1.24  21  1.22  20.62  1.20  20.62  1.20  21.23  1.18  22.82  1.16  37.21  1.12  Av.17.86  1.28  18.26  1.27  18.54  1.24  18.71  1.23  18.81  1.21  19.33  1.20  22.84  1.15  36.65  1.13
表6:存貯在25℃中的單電池
  等效串聯  電阻(1)  mΩ  電容  (1)  F  等效  串聯  電阻  (2)  mΩ  電  容  (2)  F  等效  串聯  電阻  (3)  mΩ  電  容  (3)  F  等效  串聯  電阻  (4)  mΩ  電  容  (4)  F  等效  串聯  電阻  (5)  mΩ  電  容  (5)  F  等效  串聯  電阻  (6)  mΩ  電容  (6)  F  等效  串聯  電阻  (7)  mΩ  電  容  (7)  F  等效  串聯  電阻  (8)  mΩ  電  容  (8)  F  18.27  1.49  18  1.50  17  1.5  16.83  1.49  17.01  1.50  16.99  1.50  16.67  1.55  16.68  1.54  16.93  1.49  16  1.52  16  1.5  15.51  1.50  15.17  1.50  15.15  1.51  15.13  1.52  15.19  1.58  18.20  1.54  17  1.56  17  1.56  16.3  1.56  16.36  1.58  16.17  1.57  16.04  1.59  16.08  1.59  20.23  1.52  19  1.50  19  1.54  17.4  1.56  17.55  1.55  16.98  1.55  16.8  1.55  16.8  1.56  Av.18.41  1.51  18  1.52  17.25  1.53  16.51  1.53  16.52  1.53  16.32  1.53  16.16  1.55  16.19  1.57
上述本發明的修飾和變形可以根據本領域的常用技術而定,而不偏離于本發明的精神和范圍。另外,應理解的是,不同實施例的各方面可以整體或部分地相互替換。而且,本領域的技術人員應知道,上述記載只用于實例,并不能限制本發明及權利要求的范圍。

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