[發明專利]基于干顆粒的電化學裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201210022329.9
• 申請日: 2004-07-08
• 公開（公告）號: CN102569719A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 波特·米切爾;習笑梅;鐘黎君;鄒斌
• 申請（專利權）人: 麥斯韋爾技術股份有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/62;H01M4/66;H01M4/86;H01M4/88;H01M4/96;H01M10/04;H01G9/058;H01G9/155
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;周義剛

相關申請

本發明涉及并要求享有在2003年7月9日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/486002的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；和

本發明涉及并要求享有在2003年8月26日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/498346的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；和

本發明涉及并要求享有在2003年7月10日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/485306的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；和

本發明涉及并要求享有在2003年8月26日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/498210的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；和

本發明涉及并要求享有在2003年10月14日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/511273的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；

本發明涉及并要求享有在2004年2月19日提交的共同轉讓的美國臨時申請#60/546093的優先權，該臨時申請通過引用并入本文；和

本發明涉及并要求享有在2004年4月2日提交的共同轉讓的美國臨時申請#10/817701的優先權，該臨時申請通過引用并入本文。

發明領域

本發明一般涉及電化學裝置領域。更具體而言，本發明涉及用于諸如電池、燃料電池、電容器等產品中基于干顆粒的膜的結構和制造方法。

背景技術

電化學裝置在整個現代社會中被用來提供能量。這種電化學裝置包括電池、燃料電池和電容器。每一種裝置均伴隨著正面或負面的特性。基于這些特性，決定更適合用于特定應用中的裝置。電化學裝置的總成本是決定是否使用特定類型的電化學裝置的重要特性。

雙層電容器也稱為超電容器(ultracapacitors)和超級電容器(super-capacitors)，是每單位重量和單位體積能夠儲存比傳統技術制造的電容器例如電解質電容器更多能量的電化學裝置。

雙層電容器在極化電極/電解質界面層中儲存靜電能。雙層電容器包括由多孔隔板隔離防止接觸的兩個電極。隔板防止電子(相對于離子)電流使兩個電極短路。電極以及多孔隔板均浸在電解質中，這使得電極之間的離子電流流動并穿過隔板。在電極/電解質界面處，形成溶劑偶極的第一層和帶電粒種(charged?species)的第二層(因此，稱為“雙層”電容器)。

雖然雙層電容器理論上可以在高達4.0伏并可以在更高的電壓下工作，但是目前的雙層電容器制造技術將雙層電容器的標稱工作電壓限制為大約2.5-2.7伏。更高的工作電壓是可能的，但是在這樣的電壓下開始發生所不期望的破壞性擊穿，這部分可歸因于在制造期間可引入到或粘附于電極的雜質和殘余物的相互作用。例如，發現雙層電容器的所不期望的破壞性擊穿出現在大約2.7-3.0伏之間的電壓下。

已知的電容器電極制造技術利用基于涂覆和/或擠出方法的加工添加劑。兩種方法均使用粘結劑，該粘結劑通常包含聚合物或樹脂，其在用于制造電容器的結構之間提供粘附。已知的雙層電容器利用電極膜和粘合劑/粘結劑(adhesive/binder)層配方，這些配方一般使用一種或多種加入的加工添加劑(也一直稱為“添加劑”)，對本領域技術人員而言已知各種這類添加劑為溶劑、潤滑劑、液體、增塑劑等。當這種添加劑被用于制造電容器產品時，通常由于在添加劑殘余物與隨后使用的電容器電解質之間可發生所不期望的化學相互作用，因此最終電容器產品的工作壽命以及最大的工作電壓可能變小。

在涂覆方法中，添加劑(通常為有機溶劑、水、或水和有機溶劑的混合物)被用于在所產生的濕漿內溶解粘結劑。通過刮刀或窄縫模具將濕漿涂覆到收集器(collector)上。隨后干燥所述漿料以去除溶劑。對于現有技術的基于涂覆的方法，由于層厚減少，實現均勻層變得越來越困難，例如其中希望得到均勻的5微米厚的粘合劑/粘結劑層的涂層。涂覆方法還伴隨高成本以及復雜過程。另外，涂覆方法需要大的資金投入以及高質量控制以實現所需要的厚度，均勻性、頂部到底部定位等。

在現有技術中，第一濕漿層被涂覆到集電器上來為集電器提供粘合劑/粘結劑層功能。具有提供導電電極層功能特性的第二漿層可以涂覆到第一涂層上。在另一個實施例中，可以將擠出層涂覆到第一涂層上以提供導電電極層功能。