[发明专利]EDLC电极及其制造方法

说明书

相关申请交叉参考

本申请根据35U.S.C.§119，要求2013年8月30日提交的美国申请系列第61/872, 210号的优先权，并根据35U.S.C.§120，要求2014年1月27日提交的美国申请系列第14/ 164,796号的优先权，其全文通过引用结合入本文。

背景技术

技术领域

本发明一般地涉及用于储能装置的碳基电极，更具体地，涉及形成包含活性炭、炭 黑和粘合剂的碳基电极的方法。

技术背景

超级电容器之类的储能装置可以用于许多例如需要离散功率脉冲的应用。示例性 应用从手机到混合动力汽车。在需要高功率、长寿命和/或长循环寿命的应用中，超级电容 器(也称作电双层电容器(EDLC))已经被用作电池的替代品或补充。超级电容器通常包含夹 在一对碳基电极之间的多孔分隔器和有机电解质。能量的储存是通过将电双层中的电荷分 离并储存在电极和电解质之间的界面处来实现的。这些装置的重要特性是它们可提供的能 量密度和功率密度，所述能量密度和功率密度在很大程度上都取决于电极中所含的碳的性 质。

EDLC的性能会与碳基电极的性能相关。因此，提供制造牢固的碳基电极的方法会 是有利的，所述碳基电极除了合适的机械强度之外还具有合乎希望的电性质和电介质性 质。

发明内容

根据本发明的实施方式，形成碳基电极的方法包括：形成混合物，所述混合物包含 活性炭颗粒、炭黑颗粒、粘合剂以及任选的液体；从混合物形成碳垫(carbonmat)；其中形 成混合物包括在小于19℃的温度下混合活性炭颗粒、炭黑颗粒、粘合剂和任选的液体。在一 些实施方式中，在形成混合物的行为期间，活性炭温度、炭黑温度、粘合剂温度以及任选的 液体温度分别小于19℃。在其他实施方式中，EDLC包括根据所揭示的方法制造的碳基电极， 从而使得运行1200小时的EDLC的归一化电容是初始电容的至少80％。

在以下的详细描述中提出了本发明的主题的附加特征和优点，其中的部分特征和 优点对于本领域的技术人员而言根据所作描述即容易理解，或者通过实施包括以下详细描 述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明的主题而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述给出了本发明的主题的实施方式， 用来提供理解要求保护的本发明的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供 了对本发明内容的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图 以图示形式说明了本发明的内容各种实施方式，并与描述一起用来解释本发明内容的原理 和操作。此外，附图和说明仅仅是示例性的，并不试图以任意方式限制权利要求的范围。

附图说明

当结合以下附图阅读下面对本发明的具体实施方式的详细描述时，可对其形成最 好的理解，附图中相同的结构用相同的附图标记表示，其中：

图1是单独PTFE颗粒的高分辨率SEM显微图；

图2是团聚的PTFE颗粒的高分辨率SEM显微图；

图3是PTFE的相对密度vs温度的关系图；

图4是各种混合条件下，比流能量vs流速的关系图；

图5是根据一个实施方式的碳垫的SEM图；

图6是根据另一个实施方式的碳垫的SEM图；

图7是示例性超级电容器的示意图；

图8显示根据对照方法的碳基电极的光学显微图，以及显示了高浓度氟的对应能 量色散X射线扫描；

图9是根据各个实施方式的碳基电极的光学显微图；以及

图10是对于示例性测试电池的归一化的电容vs时间关系图。

具体实施方式

下面更详细参考本发明主题的各种实施方式，这些实施方式中的一部分在附图中 示出。在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。