[發明專利]具核-殼型電極的超級電容器

有效

• 申請號: 201310383802.0
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103500665A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 邱國峰;陳士堃;柯澤豪
• 申請（專利權）人: 逢甲大學
• 主分類號: H01G11/40
• 分類號: H01G11/40
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

技術領域

本發明攸關于一種超級電容器，而特別關于一種具核-殼型電極的超級電容器。

背景技術

超級電容器，亦稱電化學電容器（electrochemical?capacitor，EC）或電雙層電容器（electric?double?layer?capacitor，EDLC），其工作原理為：充電時，超級電容器的二電極表面分別帶有正電荷與負電荷，而正電荷會吸引超級電容器的電解質中的陰離子，負電荷會吸引電解質中的陽離子，如此陰、陽離子于二電極與電解質之間的接口獲得一電位差；放電時，帶走二電極表面的正電荷與負電荷，而陰離子及陽離子會流返至電解質中，如此釋放獲致的電位差。超級電容器具備有較傳統電池高的功率密度（power?density）、多的充放電次數、短的充電時間、及長的儲電時間，以及較傳統電容器高的能量密度（energy?density）、及長的放電時間，于是逐漸取代這些傳統儲電裝置，而作為電子組件的供電來源。

本發明人于中國臺灣發明專利公開號第201316362號，已揭示一種超級電容器，其至少有一固態高分子電解質與一改良式碳質電極。電極是一活性物質涂布于一導電性碳質基材而制得的，而活性物質除了一主成分及一導電助劑外，還有一可協助主成分及導電助劑黏附于碳質基材的黏結劑。然而，電極因添加有黏結劑而存在著高阻抗的問題，從而造成超極電容器的電性效能仍有改善空間。此外，電極更因添加有黏結劑而導致電極的制造過程過于繁瑣。

職是之故，設計一種超級電容器，此可降低其電極的阻抗，并簡單化電極的制造過程，乃為本技術領域人士積極解決的議題之一。

發明內容

本發明旨在提出一種超級電容器，其含有一對電極以及一電解質。每一電極具有一石墨纖維核心以及一原子級包覆于核心的外表面的活性碳殼體。電解質為配置于此對電極之間，并接觸每一電極的殼體，用以電性連接此對電極。

依據本發明，活性碳殼體為原子級包覆于石墨纖維核心的外表面，不須一黏結劑協助殼體附著于核心的外表面。如此一來，可降低超級電容器的電極的阻抗，并提升超級電容器的電性效能。另一方面，基于未添加有黏結劑，可簡單化超級電容器的電極的制造過程。

附圖說明

圖1為一剖面圖，說明著本發明一實施方式的超級電容器。

圖2為一剖面圖，說明著本發明另一實施方式的超級電容器。

圖3為一掃描式電子顯微鏡照片圖，顯示著制備例中使用的石墨纖維原料的外觀。

圖4為一掃描式電子顯微鏡照片圖，顯示著制備例得到的電極的外觀。

圖5顯示著制備例的超級電容器以及先前技術的超級電容器的自放電效能。

圖6顯示著制備例的超級電容器以及先前技術的鋰離子電池多次充放電循環后的重量比容量。

圖7顯示著制備例的超級電容器以及先前技術的鋰離子電池多次充放電循環后的體積比容量。

【符號說明】

（1）上電極

（11）活性碳殼體

（12）石墨纖維核心

（2）下電極

（3）電解質

（4）包裝外殼

（5）隔離膜。

具體實施方式

為讓本發明上述及/或其它目的、功效、特征更能明顯易懂，下文特舉較佳實施方式，作詳細說明。

如圖1所示，系繪示著本發明的一實施方式的超級電容器，而此實施方式的超級電容器含有一上電極（1）、一下電極（2）、一電解質（3）及一包裝外殼（4）。

上電極（1）具有一石墨纖維核心（12）以及一活性碳殼體（11），而活性碳殼體（11）為原子級包覆于石墨纖維核心（12）的外表面。本文中使用的詞組「原子級包覆」是指活性碳殼體（11）的碳原子與石墨纖維核心（12）的碳原子間形成一碳-碳化學鍵，而活性碳殼體（11）透過此化學鍵包覆于石墨纖維核心（12）的外表面。于本實施方式中，石墨纖維核心（12）的直徑約為100μm至500μm，活性碳殼體（11）的厚度約為1nm至50nm。