[發明專利]電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 201210239745.4
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN103165294A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 蔡協和;辛玉麟;林有銘;陳立基;王美華;張智光
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/86
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發明是有關于一種電容器及其制造方法。

背景技術

近年來因經濟快速發展與核能風險升高，使能源短缺問題需要迫切解決，且環境保護意識高漲，人類對干凈再生能源的渴望，反應在太陽能、風力發電、電動車產業的蓬勃發展。而干凈的天然再生能源雖有取之不盡用之不竭的優點，但隨浮動能量輸入使元件有非線性輸出的缺點，如何有效率的儲存這些能源成為各方研究重點。

電容器是能量儲存領域的一革命性發展，其原理是通過高比表面積的多孔洞碳材搭配極小的電極距離，形成電荷以電雙層方式儲存電能于電極上的新型電化學裝置。超級電容器比一般電池有較高的能量密度；比傳統電容器有更高的功率密度。使用上，具有可快速充放電、高循環使用壽命與環境友善等優點，使超級電容器在瞬間高功率電力需求電器、備用電力系統、各類型電動車等領域有廣泛的應用前景。

一般電容器主要由多孔洞活性碳、電極、隔離膜及電解液所組成，元件以直流電充電，讓電能直接在電極表面以靜電電荷儲存，實現高電容量除了電極需具備高比表面積外，也要具有低電極阻抗。

電極將直接影響電容器的好壞，故電極的研發極為重要。

發明內容

本發明提供一種電容器及其制造方法，是于電極表面形成電極保護層可避免電極與電解液接觸而產生的化學腐蝕現象。

本發明提出一種電容器，其包括二電極、二電極保護層、二活性碳層、一隔離膜及一電解液。所述二電極彼此相對配置。所述二電極保護層分別配置于所述電極的相對內側表面上，其中所述電極保護層包括經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒。所述二活性碳層分別配置于所述電極保護層的相對于所述電極的另一側。所述隔離膜配置于所述活性碳層之間。所述電解液填充于所述電極保護層之間。所述電極保護層的高分子殼層與所述電極表面是通過第一官能基團與第二官能基團連結，第一官能基團包括硫醇基，第二官能基團包括環氧基或羧酸基。

在本發明的一實施例中，上述電極保護層的高分子殼層與所述電極表面是由第一官能基團與第二官能基團通過交聯而連結。

在本發明的一實施例中，上述第一官能基團是鍵結于所述電極的表面。

在本發明的一實施例中，上述高分子殼層具有第二官能基團。

在本發明的一實施例中，上述高分子殼層具有第一官能基團及第二官能基團。

在本發明的一實施例中，上述高分子殼層包括多條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為約50,000至150,000。

在本發明的一實施例中，上述各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。

在本發明的一實施例中，上述碳材顆粒包括活性碳、奈米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。

在本發明的一實施例中，上述碳材顆粒占所述電極保護層的約85至97重量百分比(wt%)。

本發明另提出一種電容器的制造方法。提供二電極。分別對所述二電極進行表面處理步驟，使所述二電極的表面具有第一官能基團，其中所述第一官能基團包括硫醇基。形成電極保護層于所述二電極的已經表面處理的表面上，所述電極保護層包括經高分子殼層包覆及鍵結的碳材顆粒。形成所述電極保護層的方法包括：將高分子鏈接枝至所述碳材顆粒表面以形成經改質的所述碳材顆粒，其中所述高分子鏈具有第二官能基團，所述第二官能基團包括環氧基或羧酸基；將經改質的所述碳材顆粒覆蓋于所述電極的已經表面處理的表面上；以及添加交聯劑至所述碳材顆粒的表面上，并進行交聯反應，以于各電極上形成所述電極保護層。將二活性碳層分別覆蓋于所述電極保護層的相對于所述電極的另一側。將所述二電極相對配置，使所述二活性碳層置于所述二電極的相對內側，并于所述二活性碳層之間配置一隔離膜。注入電解液于所述二電極保護層之間。

在本發明的一實施例中，上述各高分子殼層包括多條高分子鏈，各高分子鏈的重量平均分子量為約50,000至150,000。

在本發明的一實施例中，上述各高分子鏈包括聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚2-(4-乙烯基苯基)環氧乙烷或聚丙烯酸。

在本發明的一實施例中，上述碳材顆粒包括活性碳、奈米碳管、鉆石微粒、石墨粉、碳黑、碳纖、石墨烯或其混合物。

在本發明的一實施例中，上述碳材顆粒占所述電極保護層的約85至97wt%。

在本發明的一實施例中，上述表面處理步驟包括使用硫醇類的有機酸或硫醇類的有機胺。