专利名称：有碳粉末电极的电化学双层电容器的制作方法
背景技术：
本发明一般涉及电双层电容器，更具体地涉及由低电阻碳粉末电极制作的高性能双层电容器。
双层电容器，也称作电化学双层电容器(EDLC)，是在单位重量和单位体积中能够比传统电容器储存更多能量的能量储存装置。另外，它们能够以比可再充电电解槽更高的能量速率释放能量。
双层电容器由两个多孔电极组成，并采用多孔分离器隔离它们的电接触。将电解溶液注入到分离器和电极中。这使得离子电流通过分离器流过电极间，同时，分离器防止电解槽电性能上或电子上(相对离子)的电流短路。在各个活性电极后面连接的是集电板。集电板的一个目的是减小双层电容器中的电阻损耗。如果这些集电板不是多孔的，它们也可以用作电容器封接的一部分。
双层电容器在极化流体层中储存着静电能量，该极化流体层当浸在电解液中的两个电极间存在着电势时形成。当电势通过电极施加时，由于在施加电场下的电荷分离，也由于在整个电极表面的电解液分子的偶极定向和对准，通过电解液离子的极化在电极-电解液的界面形成正和负电荷的双层(因此，称作“双层”电容器)。
在该技术中，在高功率和能量密度的电化学电极中使用碳电极表现出了明显的优点，因为碳有低的密度并且碳电极可以制作成具有非常高的表面区域。制作有碳电极的双层电容器在工艺上是公知的，参见美国专利2,800,616(Becker)，和3,648,126(Boos等等)。
在许多包括双层电容器的碳电极电容器中的主要问题是，由于碳电极具有高的内部电阻，所以电容器的性能常常受到限制。该高的内部电阻归因于几个因素，包括内部碳-碳接触的高接触电阻，以及电极与集电器的接触电阻。在充电和放电阶段，这个高电阻转换成在电容器中大的电阻损耗，该损耗进一步不利地影响了电容器的时间常数特性RC(电阻乘以电容)并且影响在短周期时间中有效充电和/或放电的能力。这样在工艺上需要降低内部电阻，以及减少双层电容器的时间常数。
由Farahmandi等提出的美国专利5,907,472，在这里引用合并使其完整，揭示了采用单个电解液封装和浸铝碳膜电极的多电极双层电容器。在这里描述的注铝碳膜电极的使用产生了有非常低内部电阻的双层电容器。但是，在这类电极中使用的碳膜稍贵。这样，有必要开发一种不依赖碳膜的降低双层电容器内部电阻的方法和/或装置。
因此需要不断改进双层电容器。这种改进的双层电容器需要在相对短的时间周期中，次非常高的功率输出和能量密度的比率，释放出大量的可用能量。这种改进的双层电容器也需要有相对低的内部电阻，并具有能够产生相对高的工作电压的能力。
另外，制造双层电容器电极的技术和方法也需要改进，以便于降低双层电容器的内部电阻并且使工作电压最大。例如，用于连接集电板到电极的方法是重要的，因为在电极和集电板之间的界面是双层电容器内部电阻的起源。虽然电容的能量密度的上升是工作电压的平方，较高的工作电压将直接导致明显较高的能量密度，因此而产生较高能量的输出比率。这样容易理解需要改进的技术和方法来降低在双层电容器中所使用电极的内部电阻并且增加工作电压。
发明概述通过提供制作用于双层电容器中电极结构的方法，本发明有益地解决了上述需要和其它需要。该方法包括步骤制备包括导电碳粉末和粘合剂的第一浆料；将第一浆料涂覆到集电板上；干燥所涂覆的第一浆料形成主要涂层；制备包括活性碳粉末，溶剂和粘合剂的第二浆料；将第二浆料涂覆到主要涂层上。
本发明也提供双层电容器，它包括第一和第二电极结构，多孔分离器和浸透装置。第一电极结构包括第一集电器薄片，在该第一集电器薄片上形成的第一主要涂层，和在第一主要涂层上形成的第一次要涂层。第二电极结构包括第二集电器薄片，在第二集电器薄片上形成了第二主要涂层，并且在第二主要涂层上形成了第二次要涂层。该第一和第二主要涂层包括导电的碳粉末，并且第一和第二次要涂层包括活性碳粉末。该多孔分离器设置在第一和第二电极结构之间。该浸透装置将多孔分离器和第一和第二电极结构浸到所述电解溶剂中。
通过参考本发明的下面详细描述和示出使用本发明原则示范实施例的附图，可以更好地理解本发明的特征和优点。
附图简述本发明上述和其它的方面，特征和优点将在下面结合这里附图的更具体描述中变得更清楚。
图1是示出根据本发明制作的双层电容器的示意图。
图2是示出根据本发明制作的多电极双层电容器的示意图。
图3是示出根据本发明制作图1和2中碳粉末电极的示范工艺的流程图。
图4是示出如图1所示的一个集电板的侧视图。
图5是示出如图4所示的集电板涂覆工艺的等体积图。
图6是示出如图5所示工艺产生的涂覆的集电板侧视图。
图7是示出切割如图6所示涂覆的集电板的工艺侧视图。
图8是示出施加到图7所示的涂覆集电板上涂覆次要涂层的侧视图。
相同的标识代表着几个附图中的相应组件。
具体实施例方式
下面代表本发明最佳实施方式的描述不起限制作用，它只是用于描述本发明的一般原则。本发明的范围将由权利要求限定。
可以使用活性碳粉末来提供在电化学双层电容器(EDLC)中高的电容性。由于活性碳的达到1000到2500m2/g的大表面区域，所以高电容是可能的。
一种制作碳粉末电极的可能方法是以浆料形式将活性碳粉末涂覆到集电器上。这样的活性碳粉末浆料可以在包含聚合物粘合剂的溶剂中得到。但是，所形成的电极是电阻性的。为了缓解这个问题，可以把导电能力比活性碳更大的小百分比量的碳(例如1-2％)添加到粘合剂中。于是，通过在集电器上涂覆单一层活性碳，导电碳，和聚合物粘合剂来制作电极。不幸地，采用这类电极的EDLC电容器的时间常数通常其在3-5秒的范围内。产生有较低时间常数的EDLC电容器是很有益的。
参考图1，示出了根据本发明制作的双电极单电解槽双层电容器100的示意图。该电容器100具有非常低的内部电阻并且能产生高的工作电压。另外，电容器100能够得到0.5秒的RC时间常数。
电容器100包括由多孔分离器106电隔离的两个分开的碳粉末电极102，104。电隔离器106的一个目的是确保相对的电极102，104互相不接触。电极间的接触将导致短路并且快速损耗存储在电极中的电荷。
第一电极102接触集电板108，该集电板108也连接到电容器100的第一电接线端110。类似地，第二电极104接触另一个集电板112，该板112连接到电容器100的第二电接线端114。该集电板108，112较佳地是由铝箔或类似材料制成。电极102，104之间的区域和电极102，104中的所有可用空间和空隙由高导电的，较佳的是不含水电解溶液116填充。
在下面更详细的描述中，通过将两种不同类型的碳粉末浆料涂覆到集电板108，112上以两个分离的涂层较佳地形成电极102，104。特别是，第一电极102包括与集电板108接触的主要涂层120。类似地，第二电极104包括与集电板112接触的主要涂层122。该主要涂层120，122较佳地是由大比例的高导电碳粉末和聚合物粘合剂的碳粉末薄膜制成。在主要涂层120，122中包含的高导电的碳的比例范围为25％-95％。主要涂层120，122较佳地不包括活性碳。
第一电极102也包括次要涂层124，类似的，第二电极104包括次要涂层126。次要涂层124，126都与分离器102相连接。次要涂层124，126分别涂覆在主要涂层120，122的上，并且较佳地采用活性碳，导电碳和聚合物粘合剂的浆料来涂覆。该说明的部件采用合适的恒定压力互相压制而成，并且采用多孔分离器106避免电极102，104之间的短路。
电极102，104有主要涂层120，122和次要涂层124，126，其电阻比上述活性碳，导电碳，和聚合物粘合剂所制作电极的电阻低。
电解溶剂116的离子可自由地通过分离器106的孔或洞118；而分离器106防止电极102与电极104物理接触从而导致的短路。例如，较佳的分离器106是聚丙烯。聚丙烯包括尺寸在0.04到0.12μm数量级的矩形开孔。另一种适宜的分离器材料是聚乙烯。聚乙烯一般的孔尺寸为直径(0.2)μm或更少。
在工作中，当在接线端110，114以及串联的电极102，104间加电势时，浸在电解液116中的各个电极上会形成极化流体层。这些极化流体层存储静电能量并且具有双层电容器的功能--也就是说，具有串联的两个电容器的功能。
更具体地说，如用“+”和“-”符号的概念性描述(代表在浸入电解液116中的各个电极的电极-电解液界面上的电荷)，当电压加到电极两端时，例如当电极102相对电极104充正电荷时，由于在所加电场下的电荷分离，也由于在整个电极表面偶极子定向和电解分子的对准，使得电解离子的极化形成双层(用两个“+/-”层符号描述)。该极化根据下面的关系在电容器中存储能量C＝keA/d(1)和E＝CV2/2(2)其中C是电容，Ke是双层的有效绝缘常数，d是层间的间距，A是浸在电解液中电极是的表面区域，V是在电极两端施加的电压，E是存储在电容中的能量。
在双层电容器中，间距d很小，它是以埃为单位测量，而表面区域A，也就是每克电极材料的表面区域“A”可以很大。因此，从方程(1)中可见，当d很小时，A很大，电容将很大。
因为电极102，104的设置方式，在电容器100中的表面区域“A”是大的。具体地说，各个电极102，104分别包括在次要涂层124中的活性碳粉末。活性碳是一种碳的多孔形式。活性碳粉末没有平滑表面，而是有许多的洞孔。活性碳粉末的洞孔的典型尺寸大约10-100(埃)。该粉末浸到电解液116中。所有的洞孔明显地增加了暴露到电解液116中所暴露的粉末的表面区域。从而产生一种三维电极的结构，该结构允许电解液渗透到碳粉末表面区域的洞孔中并与洞孔完全接触或与其大部分接触，从而极大地增加了形成充电电荷分子的双层的电极表面区域“A”。
然而，获取高的电容只是本发明的一部分。电容器100也能够在相当快的时间周期中存储和释放能量。通常，电容器的充放电时间由电容器的内部电阻决定。内部电阻越低，充放电时间时越短。
基本双层电容器100的内部电阻由几个部分组成。具体地说，内部电阻成份包括接触电阻Rc，电极电阻REL，电解液电阻RES和分离器电阻RSEP。接触电阻RC代表在电容器接线端110一直到电极102间的所有电路电阻，或在电容器接线端114和电极104间的电路中的所有电阻。该电极电阻REL代表电极102中(或在电极104中)的电阻。电解液电阻RES存在于电解液116中，以及分离器电阻RSEP存在于多孔分离器106中。
任意存储在电容器100中的能量都可以通过流经RC，REL，RES和RSEP的电流流入或流出电容器。由此可见，为了获得适当的充电/放电时间，与电容C一起决定电容器100时间常数τc的RC，REL，RES和RSEP的值应当尽可能地低。
分离器的电阻RSEP是分离器106的多孔和厚度的函数。较佳的分离器材料是厚度大约0.001英寸(0.025mm)的聚丙烯。可替换的分离材料是聚乙烯，其厚度大约也是0.001英寸(0.025mm)。由于聚丙烯的构造，聚丙烯的洞孔比聚乙烯固有地大。聚丙烯的孔隙率通常为25-40％；而聚乙烯的孔隙率为40-60％。因此，聚乙烯相对聚丙烯具有较低的分离器电阻，原因是简单的，它有较高的孔隙率，也就是，有电解液离子可以流过的更多的孔洞，即使在平均上这些孔洞更小。另外，也可以使用滤纸分离器。
与电解液116的电阻RES由所用特定电解液的导电率所决定。在选择所用电解液的类型时，需要进行权衡。水电解液的导电率比非水电解液的导电率通常要高(例如10倍)。但是，水溶液限制电容器单元的工作电压在0.5到1.0伏的范围中。因为在单元中所存储的能量是电压平方的函数，所以采用非水电解液可以较好地应用于高能量的应用中，这高能量应用要求单元电压在2.0伏到3.0伏的数量级。在这里描述的双层电容器100使用了一种由乙腈(CH3CN)和适宜的盐混合而成较佳的电解液116，该混合物的导电率为60欧姆-1厘米-1数量级，而不只是上述讨论的乙腈所构成的溶液。举例说，一种适宜的盐是四乙胺四氟硼(Et4NBF4)。不过，需要强调本发明在这里除了使用上述的乙腈制作溶液外，也可以使用替换的电解溶液，特别是非水(或有机)电解溶液。举例说，可能的溶剂包括聚碳酸酯(PC)，碳酸乙甲酯(EMC)，碳酸乙二酯(EC)，碳酸二甲酯(DMC)，和它们的混合物。
接触电阻RC和电极电阻REL一起代表了电容器100总内部电阻的绝大部分。至今为止，高电极电阻是商用高能量密度双层电容器发展的主要障碍。本发明的主要特点是提供了一种有非常低电极电阻并且有高能量密度的双层电容器。本发明使得RC+REL的值减小到比RSEP+RES要小。
在这里描述的电极102，104的独特结构使得电极电阻REL非常小。具体地说，大比例的高导电率碳粉末和在主要涂层120，122中缺少活性碳显著地减小了总的电极电阻REL。这是因为，由于高导电性碳粉末，在主要涂层120(或122)和集电板108(或112)间的内部电阻非常低。另外，由于碳/碳分界面的原因，在主要涂层120(或122)和次要涂层124(或126)间的内部电阻也非常低。因为主要涂层120(或122)和次要涂层124(或126)的密切混合，主要涂层和次要涂层的界面区域是较高的。所增加的界面区域为活性碳建立了更多的导电路径，这些导电路经有可能性比不存在主要涂层120，122的情况更多。所增加的导电路径的数量减小了电阻。
在下面的描述中将很清楚，本发明的一个重要方面是只需与单个电解液密封的电容器封装并联的多极碳粉末电极的使用。多极碳粉末电极并联的一种结构是电极的“平面层叠”。不过可以理解，根据本发明可以采用多极碳粉末电极并联的许多其它结构。因为只需要一个电解液密封，由于电解液的密封通常确定电解槽的组成，所以把这样的电容器称作“单个电解槽”的电容器也是适当的。现在，这样的单个电解槽，多电极双层电容器结构是实施本发明的较佳方法。不过需要强调本发明并不限于这样的模式或实施例。正相反，本发明可以扩展到所有使用符合本发明的低电阻碳粉末电极，而不考虑最终被用于制作电容器的特定电极结构，也不考虑所使用的特别高导电率的电解溶液。这样的电极结构可以包括，例如，与单个电解槽并联的多个电极(如在这里更完全地描述的那样)；在单个电解槽中用螺旋图案设置的一对电极；在层叠的电解槽中串联的电极；或其它电极结构。
参考图2，图中示出了根据本发明制作的多电极单个电解槽的双层电容器200的示意图。该电容器200包括上述几个双电极双层电容器100的元件结构。集电板108并联到电容器200的第一接线端202，以及集电板112并联到电容器200的第二接线端204。与第一接线端202接合的电极包括第一组电极，并且接合第二接线端204的电极包括第二组电极。第一组的单独的电极与第二组的单独的电极相互交错。多孔分离器106防止交错的单独的电极间的短路。如上所述，集电板108，112较佳地包括铝箔等等。该电极102，104包括上述两涂层(或两层)的碳粉末电极。
在电容器200中的第一和第二组电极可以包括许多种类的物理结构。例如，在一个结构中，该电容器200可以包括层叠的结构。在这样层叠的结构中，接合第一接线端202的电极可以包括第一平面层叠的电极，接合第二接线端204的电极可以包括第二平面层叠的电极。不过需要理解，根据本发明用于电容器200中第一和第二组电极也可以采用许多其它物理结构。
在图中，许多串联连接的电容器电极对A，B，C，D和E确定了形成电容器200的电极结构。可以包括更少或更多的电极对。各个电极对包括这里所描述的较佳制作的一对碳粉末电极。电极对A包括互相对着的电极102和104，在它们之间设置有电离传导分离器106。类似地，电极对B，C，D和E各自包括相对的电极102和104，并且在它们之间设置有电离传导分离器106。在示图中示出了在各个电极对间设置了内部非多孔集电板108，112。各个集电板108，112在各侧有两个邻接的极性电极。可以理解所示元件通过适当恒定的压力互相压制而成，并且采用多孔分离器106防止电极102，104间的短路。在电解槽中加入了足够的高导电性，较佳的非水电解溶液，这样电解液浸透了所有的电极102，104和各个电极对之间的分离器106。
在工作中，如果在电极对A中上电极102是负电极，则电极对A的下电极104相反充电，也就是，成为正电极。对电极对A电极104的相同充电继续到电极对B的上电极102，也就是，电极对B的电极102相对电极对A的电极102充正电。这使得电极对B的下电极104反向充电，也就是，相对电极对B的电极102相反充电。电极对C，D，E的电极以相同的模式充电。
如上所述，通过将两种不同类型的碳粉末电极浆料涂覆到在两个分离涂层中的集电板108，112上，较佳地形成电极102，104。另外，代替采用浆料，将两种不同的碳粉末迭片膜施加到集电板108，112上可以形成电极102，104。关于碳粉末粘合剂技术，图3示出符合本发明的示范工艺300，它可以用于制作电容器100和/或200的碳粉末电极。
示范工艺300从得到集电板的步骤302开始，诸如图4中示出的集电板112。集电板112(和108)较佳地包括铝箔。其它可用作集电板的适宜材料包括铜，镍，不锈钢箔，和任意导电的电流集电器。
集电板112首先涂覆主要涂层122。主要涂层122包括包含大比例(例如25％-95％)高导电的碳粉末和聚合物粘合剂的碳薄膜。该聚合物涂层122最好不含有活性碳。
主要涂层122以浆料的形式较佳地涂覆到集电板112上。用于形成主要涂层122的浆料在步骤304中制备。举例说，该浆料可以包括由Port Huron，MI的AchesonColloids公司提供的浆料。替换地，该用于形成主要涂层122的浆料可以由类似乙炔黑和/或石墨的导电碳粉末制成。例如，通过将商用的石墨和丙酮中的聚偏二乙烯(PVDF)粘合剂混合可以制作用于主要涂层122的实例粘合剂。可以从法国的Elf Atochem Co.购买PVDF，名为“Kynar”，编号为PVDF 2801-00。举例说，可以从Ohio的Timcal America of Westlake公司购买商用石墨，但需要理解可用其它类型的石墨代替。用于浆料的导电碳粉末数量的范围是25w％到95w％(“w％”指重量百分比)，浆料的其它成份是由丙酮中的PVDF组成。石墨的理想成份在50w％和95w％之间。
在用于形成主要涂层122的浆料制备完成后，接着在步骤306中把它涂覆到集电器112上。参考图5，该浆料使用量杆320较佳地涂覆到铝箔集电器112，其湿涂层为125μm。具体地说，把铝箔集电器112置于有平滑表面的花岗岩块322上。该量杆320(诸如由New Hampshire，的Diversified Enterprises of Claremont提供)包括箔321。采用试管324将主要碳浆料326涂覆到量杆320前面的铝箔112上。接着沿箭头328的方向以铅箔112的长度将量杆320下拉。当量杆拉下时，将量杆320和铝箔112保持齐平。根据箔321与量杆320的分离距离所确定的厚度，在量杆320过后便留下碳浆料。虽然使用量杆320对主要碳浆料326涂覆到铝箔集电器112上是有效的，可以理解可以使用其它的涂覆方法。
在步骤308中，涂层在空气中干燥一个半小时，并且在步骤310中涂层在烘箱中以80℃固化一个小时。所产生的主要涂层122的厚度大约4到6μm。在图6中示出产生的主要涂覆薄膜312(也就是，集电器112上涂覆了主要涂层122)。
在主要涂层122上涂覆次要涂层126。次要涂层126较佳地包括活性碳，导电碳和聚合物粘合剂。类似于主要涂层122，该次要涂层126也较佳地以粘合剂的形式涂覆。在这个粘合剂中的活性碳粉末数量的较佳范围是重量百分比的50到98。
在步骤314中，制备用于形成次要涂层126的活性碳粘合剂，导电碳和聚合粘合剂的粘合液。该浆料较佳地包括下列成份溶剂，粘合剂，和活性碳粉末。举例说，溶剂的数量可以是80.6w％，粘合剂的数量可以是1.63％，而活性碳粉末的数量可以是17.77％。溶液的例子可以是水或丙酮。粘合剂的例子是PVDF，甲基纤维素和EPDM(乙烯丙烯二烯单体)。从维吉尼亚的Westvaco High Power公司或从Spectracorp公司可以购得编号为BP-25的活性碳粉末。
下面是用于形成次要涂层126的浆料的制备示范工艺。首先，称量100mL粘合剂到又添加了磁性搅棒的玻璃瓶中。把在分离瓶中称量的溶剂添加到粘合剂瓶中。将该瓶密封并且放置振动台上振动中一小时，间隙用手摇动。在这个时间中，以100mL的烧杯称量活性碳粉末和导电碳粉末并且置于一边。在一个小时后，将粘合剂溶剂瓶从振动台移开，取出搅棒，并且用小勺子仔细地添加所称量的碳粉末。把该瓶放置到普通的厨房搅拌器下并且将该搅拌器调到最低速度使碳粉末变湿。一旦该粉末变湿，便增加速度并且该瓶将上下移动以提供浆料的充分混合。接着将该瓶放到搅拌器下搅拌10分钟。在完成搅拌后，将瓶子盖上盖子并且用手将浆料有力地振动大约30秒。该瓶放置在瓶的滚动装置中直到它使用。
一旦制备了用于形成次要涂层126的浆料，在步骤316中将主要涂层薄膜312(也就是，具有主要涂层122的集电器112)切割在所需长度。在图7中示出了这个切割步骤。在步骤342中，将在步骤314中制备的次要粘合剂浇注在主要涂层薄膜312的所需长度上。在步骤344中，将次要浆料涂覆到主要涂层薄膜312的所需长度上。
使用在图5中示出的量杆320和花岗岩块322可以执行步骤344。具体地说，主要涂层薄膜312的所需长度置于花岗岩块322的表面上。试管324用于将次要浆料涂覆到量杆320前面的主要涂覆薄膜312所需长度的表面上。该量杆320接着如上所述下拉。不过可以理解，使用量杆320涂覆次要浆料不需要本发明并且可以使用其它方法。
在图8中示出所产生的主要和次要涂覆碳薄膜330，接着在步骤346中干燥大约10分钟。当它干燥时，碳薄膜330准备制作成电极。
可以理解，上述工艺300可以用于形成电容器100和200中的电极102，104。为了形成在图2中示出的集电器112(和108)另一侧的主要和次要涂层，将碳薄膜330简单地倒置并且在第二表面上重复在工艺300中的适宜步骤。
上述制作碳粉末电极的方法有可能使得EDLC电容器的时间常数τc为0.5秒数量级。另外，该方法使得碳粉末电极的电阻比只有一层活性碳，导电碳，和粘合剂的涂层的电极(也就是，没有上述主要涂层的电极)要低。
为了说明这个后面的观点，下列表1和表2示出了含有和没有主要涂层的碳粉末电极间性能的差别。特别地，制作了几个EDLC电容器电解槽。该电容器电解槽使用阻抗分析器或测试，在一些情况下用恒定电流测试。在表1和表2中鉴别的所有电容器电解槽中的电极包括了主要组成活性碳粉末的一个涂层。在表中示出了为各个电解槽所制作主要活性碳粉末涂层的浆料的指定成份。表1和表2的不同点是在表1中电容器电解槽中的电极不包括主要涂层，然而在表2中电容器电解槽中的电极包括主要涂层。
表1没有主要涂层
表2含有主要涂层从上表中可以看出，对于表2中示出的在电极上有主要涂层的电容器电解槽，电容器电解槽的电阻和时间常数明显较低。
在表中，BP-25是由Spectracorp提供的活性碳粉末的实例，SFG-44是由Timcal America提供的石墨实例，Kynar 2801-00是由Elf Atochem Co提供的粘合剂实例，CHR-98-55是由Westvaco High Power提供的活性碳粉末实例，以及BlackPearl是由Cabotr提供的碳的实例。
在本发明的较佳实施例中，在浆料中用于形成涂层的粘合剂含量主要是比表2中所示略低的活性碳粉末。在表3中示出了浆料成分的较佳值，它示出根据本发明有包含主要涂层的碳粉末电极的电容器电解槽的所测性能。
表3含有主要涂层可以与本发明一起使用的另外的封装和制造技术在美国临时专利申请60/188,311中描述，该专利名为“HIGH SPEED MANUFACTURING OFULTRACAPACITORS”，申请于2000年3月9日，发明人是C.Farahmandi，Edward Blank，Chenniah Nanjundiah和Brad Emberger，代理号是66238，在这里引用合并使其完整。另外，美国专利5,907,472在这里引用合并使其完整。
虽然在这里通过特定的实施例和应用描述了本发明，普通技术人员在不背离在权利要求中阐述的本发明范围时可以进行许多修改和变化。
权利要求
1.一种制作用于双层电容器的电极结构的方法，其特征在于，包括步骤制备第一浆料，它包括导电碳粉末和粘合剂；将第一浆料涂覆到集电板上；干燥所涂覆的第一浆料来形成主要涂层；制备包括导电碳粉末，溶剂和粘合剂的第二浆料；以及将第二浆料涂覆到主要涂层上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一浆料中的导电碳粉末的数量在25到95的重量百分比范围中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一浆料没有活性碳。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二浆料中的活性碳粉末数量在50到98重量百分比范围中。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二浆料进一步包括导电碳粉末。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备第二浆料的步骤包括步骤混合粘合剂和溶剂；搅拌混合的粘合剂和溶剂；添加活性碳粉末到已混合的粘合剂和溶剂中；以及将活性碳粉末混合到已混合的粘合剂和溶剂。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，将活性碳粉末混合到已混合的粘合剂和溶剂中的步骤包括步骤缓慢开始混合使得碳粉末变湿；用自动搅拌机混合大约10分钟；和剧烈摇动大约30秒。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第二浆料涂覆到集电板上的步骤包括步骤用量杆将第一浆料涂覆到集电板上。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，干燥所涂覆的第一浆料以形成主要涂层的步骤包括步骤在烘箱中固化所涂覆的第一浆料。
10.一种双层电容器，其特征在于，包括第一电极结构，包括第一集电器箔，在第一集电器箔上形成的第一主要涂层，和在第一主要涂层上形成的第一次要涂层。第二电极结构，包括第二集电器箔，在第二集电器箔上形成的第二主要涂层，和在第二主要涂层上形成的第二次要涂层，其中第一和第二主要涂层包括导电碳粉末并且第一和第二次要涂层包括活性碳粉末；多孔分离器，设置在第一和第二电极结构之间；和将多孔分离器和第一和第二电极结构浸入指定的电解溶液中的装置。
11.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，进一步包括第一电容器接线端；和第二电容器接线端；其中一部分第一集电器箔连接到第一电容器接线端和一部分第二集电器箔连接到第二电容器接线端。
12.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，在第一和第二主要涂层中的导电碳粉末的数量在20到95重量百分比的范围中。
13.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，第一和第二主要涂层不含活性碳。
14.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，在第一和第二次要涂层中的活性碳粉末的数量在50到98重量百分比的范围中。
15.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，第一和第二次要涂层进一步包括导电碳粉末。
16.如权利要求10所述的双层电容器，其特征在于，第一和第二电极结构各自包括层叠的多个单独的电极，它们各自的集电器箔相并联，另外，其中一个层叠的单独的电极与另一个层叠的单独的电极相互交错，多孔分离器防止交错的单独的电极间的短路。
全文摘要
一种双层电容器(图1)，包括由多孔分离的第一(12)和第二(14)电极结构，各电极包括集电器箔(22)，在集电器箔上形成的主要涂层，和在主要涂层上形成的次要涂层。主要涂层包括导电碳粉末(42)，并且次要涂层包括活性碳粉末(44)。一种制作电极结构的方法，包括步骤制备包括导电碳粉末和粘合剂的第一浆料，涂覆第一浆料来形成主要涂层；制备包括活性碳粉末，溶剂和粘合剂的第二浆料；并且将第二浆料涂覆到主要涂层上。
文档编号H01G9/155GK1483210SQ01812766
公开日2004年3月17日 申请日期2001年5月11日 优先权日2000年5月12日
发明者C·南琼迪阿, R·P·布劳恩, R·T·E·克里斯蒂, C·J·法拉曼的, C 南琼迪阿, E 克里斯蒂, 布劳恩, 法拉曼的 申请人:万胜技术股份有限公司