[发明专利]双电荷层电容器

说明书

本发明涉及一种利用双电荷层原理、具有大静电电容的双电荷层电容器。

近来，已经研制出用作电子系统存储器备用电源的基于双电荷层原理的大容量电容器，并将其广泛应用于微计算机和集成电路（IC）存储器。

例如，在美国专利第3，536，963号中公开了一种双电荷层电容器。附图6表示了该公开的双电荷层电容器的结构。该双电荷层电容器含有一单个基本单元。该基本单元包含有：一对用作集电极对的电子导体的集电极30、一对用活性炭粒子制成的碳电极20、不导电的密封垫和一块用以防止电子在碳电极20间移动、位于所述电极20间的隔离板40。碳电极20由粉末状或颗粒状活性碳和一种电解质混合的凝缩悬浮液作为糊状电极制成。该电解质执行三个功能，即作为离子导电的加速剂、离子源和碳粒子的胶合剂。

减小双电荷层电容器的内阻是重要的。双电荷层电容器的内阻受形成极化电极的活性碳的接触电阻和集电极与极化电极之间的接触电阻的影响很大。

因此，为减小极化电极的内阻和集电极与极化电极间的接触电阻，每个基本单元应保持在垂直压力之下，使糊状活性碳的的粒子处于良好的相互电接触状态。常规双电荷层电容所需加在每一基本单元上的压力虽然取决于电极的尺寸、碳材料粒子的尺寸或所用电解质的种类，但应保持约100kg/cm²的压强下。在先有的双电荷层电容器中，通过使电容器外壳变形或将集电极牢牢地结合于密封垫上而使该单元保持在受压状态。如果准备将一个双电荷层电容器用作大容量电容器，例如，用以驱动马达的电源，则必须增大基本单元电极的截面面积。因此，施加于该基本单元的压力也必须增大。然而，增大压力会导致一些实际问题，诸如施加压力装置的选择和对装有基本单元的外壳的高刚性要求。

为解决上述问题，本申请人曾提出过一种双电荷电层电容器，该电容器有各自呈多孔烧结体形态的极化电极和各自由混合在基底中导电细微粒子组成的导电材料制成的集电极，该集电极被附着到所述极化电极的一个表面上，并渗入该极化电极的细孔（参见日本特许公报第1（1989）-232243号）。由于将极化电极构成多孔烧结体的薄板，所以该双电荷层电容器具有很小的内电阻。如果为较大静电电容而增大该电极尺寸，因为该多孔烧结体密度小，于是就减小了它的机械强度，从而使该电极在遭受外界弯曲或扭力荷载时易于破碎。又，制备大尺寸烧结电极需要昂贵的模具，因此，还存在成本提高的问题。

本发明的一个目的是提供一种具有由在极化电极和电解质中的界面构成的双电荷层的双电荷层电容器，该双电荷层电容器具有减小的极化电极的内电阻和减小的集电极与极化电极间的接触电阻，并被安排成可防止电极的破损，并可廉价进行制作。

本发明的双电荷层电容器具有：两个极化电极，所说极化电极具有彼此相对而不接触地配置的表面;两个结合到电极单元另外表面上的集电极;配置在集电极之间并环绕极化电极的密封垫，该密封垫和集电极的周边边缘连续结地合起来;一块介于所述极化电极之间的隔离板，用以制止电子在所述极化电极之间移动，却允许离子在其间移动;并且，所述每个极化电极包含多个由空隙隔开的多孔烧结体薄板状电极单元，电极单元之间的空隙用由活性碳粉和电解液混合而成的糊状电极填满。

本发明的上述以及其它目的、特征和优点通过下面描述并结合以图示实例的方法表示本发明的最佳实施例的附图将变得更加明确。

图1是根据本发明-实施例的双电荷层电容器的局部截面图，

图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ剖线所取的截面图，

图3是本发明的双电荷层电容器的截面图，

图4是根据本发明另一实施例的双电荷层电容器的局部截面图，

图5是根据本发明再一个实施例的双电荷层电容器的局部截面图，以及

图6是常规双电荷层电容器的截面图。

如图1、2和3所示，双电荷层电容器包含一对各自由绝缘材料制成并具有适当宽度的密封垫1a、1b，该密封垫1a、1b围绕住整个矩形结构的周边。

该双电荷层电容器具有多个各自呈多孔烧结体形态、由细微粒子活性碳通过焙烧或等离子喷涂制成的薄板状矩形电极单元2a，该电极单元2a被成形为蜂窝状结构并用作第一极化电极。由于通过在每个电极单元2a中进行烧结使活性碳粒子结合在一起，所以该电极单元2a具有低的内电阻。该电极单元2a由于它们具有多孔性，所以表面积很大。该电极单元2a用电解液加以浸渍。