專(zhuān)利名稱(chēng)：：控制粘結(jié)劑含量的超級(jí)電容器電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及電極和電極的制造。更具體而言，本發(fā)明涉及儲(chǔ)能裝置中所用的電極，例如電化學(xué)雙電層電容器。
背景技術(shù)：
：電極廣泛地用于許多電能儲(chǔ)存設(shè)備，包括原電池(非可充電的)、充電電池(可充電的)、燃料電池和電容器。電能儲(chǔ)存i殳備的重要特性包括能量密度、功率密度、最大放電速率、內(nèi)部漏電電流、等效串聯(lián)電阻(ESR)和/或耐用性，即能夠經(jīng)受多次放電-充電循環(huán)的能力。由于很多原因，雙電層電容器，也稱(chēng)為超級(jí)電容器，逐漸普及到許多能量?jī)?chǔ)存應(yīng)用中。這些理由包括可以獲得具有高功率密度(在充電和放電兩種模式中)和接近傳統(tǒng)充電電池能量密度的雙電層電容器。雙電層電容器通常用浸沒(méi)在電解液(電解質(zhì))中的電才及作為它們的能量^f諸存元件。同才羊，浸沒(méi)在該電解液或浸々包和該電解液的多孔隔離物(多孔隔離層)可以確保電極相互之間不發(fā)生接觸，防止了電流直接在電4及之間流過(guò)。同時(shí)，所述多孔隔離物又容許離子流在兩個(gè)方向上流過(guò)電極之間的電解液。正如如下所討i侖那樣，電荷雙電層在固體電極和電解液之間的界面形成。當(dāng)在雙電層電容器的電極對(duì)之間施加電壓時(shí)，存在于電解液中的離子就被吸引向帶相反電荷的電極，并向該電才及遷移。這樣，就產(chǎn)生了帶相反電荷的離子層，并維持在每一個(gè)電極表面的附近。電能就儲(chǔ)存在對(duì)應(yīng)電極表面的這些離子層和電荷層之間的電荷分離層中。實(shí)際上，電荷分離層基本上與靜電電容的行為一樣。靜電能而儲(chǔ)存在雙電層電容器之中。然而，這種能量?jī)?chǔ)存模式是次級(jí)的。與傳統(tǒng)電容器相比，雙電層電容器相對(duì)于其體積和重量具有高容量。對(duì)于這些體積和重量歲丈率，具有兩個(gè)主要的理由。第一，電荷分隔層非常窄。其寬度一般處于納米級(jí)。第二，電極能夠由多孔材泮+制成，單位體積具有非常大的有效表面積。因?yàn)槿萘颗c電才及表面積成正比而與電荷分隔層的寬度成反比，大的有效表面積和窄的電荷分離層的結(jié)合效應(yīng)導(dǎo)致與小尺寸和重量的傳統(tǒng)電容器相比具有非常高的容量。雙電層電容器的高容量使得電容器能夠接受、儲(chǔ)存和釋放大量的電能。電容器中々者存的電能可以用眾所周知的7〉式確定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>在該/>式中，E表示所〗諸存的能量，C表示電容，而V為充電電容器的電壓。因此，電容器中能夠儲(chǔ)存的最大能量由以下表達(dá)式給出其中Vr代表電容器額定電壓。由此得出結(jié)論，電容器能量?jī)?chǔ)存能力耳又決于(1)其電容，和(2)其額定電壓。因此，4是高這兩個(gè)參數(shù)對(duì)于電容器性能而言是很重要的。實(shí)際上，因?yàn)榭偰芰績(jī)?chǔ)存能力與電容呈線(xiàn)性變化，也與電壓的二次方呈線(xiàn)性變化，提高額定電壓可能是這兩個(gè)目的中更重要的。對(duì)于制造雙電層電極的傳統(tǒng)方法，如擠出和涂層，一般會(huì)苛求超過(guò)1Owt。/o或15wt。/。的高粘結(jié)劑含量。這些方法要求將才齊出物層壓在，或者將料漿涂層到集電器上，這樣一般會(huì)產(chǎn)生粘結(jié)劑物料顯著的分散不均，而高粘結(jié)劑量降低了可用于電極中的活性碳含量。這就可能提供相對(duì)較低的能量密度。因此，目前存在對(duì)具有相對(duì)高含量的活性碳和高能量密度的電極的需求，也存在制造這種電極的方法和物料的需求，以及使用這種電極的電器設(shè)備的需求，包括雙電層電容器。
發(fā)明內(nèi)容這里的各種實(shí)施方案涉及可以針對(duì)或滿(mǎn)足以上之一或更多需求的方法、電4及、電一及組件和電氣裝置。此處7>開(kāi)的典型實(shí)施方案是制造活性電極材料顆粒的方法。根據(jù)這種方法，將活性碳顆粒，可選的導(dǎo)電石灰，和粘結(jié)劑進(jìn)行混合。因此，在本發(fā)明的各個(gè)方面，活性電極材料的粘結(jié)劑含量可以為約3wt。/。約10wt%。在本發(fā)明的各個(gè)方面，粘結(jié)劑含量可以通過(guò)降^f氐千混過(guò)程中粘結(jié)劑的用量而進(jìn)行控制。根據(jù)本發(fā)明的一些可替換的方面，粘結(jié)劑是電化學(xué)惰性粘結(jié)劑，如PTFE。惰性粘結(jié)劑的比例可以為約3wt。/o約10wt%。才艮據(jù)其另外的可替代方面，活性碳、粘結(jié)劑和可選的導(dǎo)電碳的混合可以通過(guò)干混這些成分而完成。根據(jù)本發(fā)明的一些其他可替代方面，混合過(guò)程可以通過(guò)對(duì)活性碳、粘結(jié)劑和可選的導(dǎo)電碳進(jìn)行未潤(rùn)滑的高剪切力或高沖擊力技術(shù)進(jìn)行處理來(lái)進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的另一些可替代方面，活性電極材料的膜可以由這里描述而制備的活性電極材料顆粒制成。這些膜可以附著于集電器上而用于各種電氣裝置，例如用于雙電層電容器中。在一種實(shí)施方案中，制備活性電極材料顆粒的方法可以包括提供活性碳；提供粘結(jié)劑；和混合該活性碳和粘結(jié)劑而獲得混合物。在一些可選方式中該方法進(jìn)一步包括^是供導(dǎo)電性石友顆粒。在一種實(shí)施方案中，粘結(jié)劑可以是或可以包括PTFE。在一種實(shí)施方案中，混合操作可以包括干混活性碳、導(dǎo)電碳和粘結(jié)劑。在一種實(shí)施方案中，混合才喿作可以不<吏用加工助劑進(jìn)4亍。在一種實(shí)施方案中，電極可以包括集電器；和附著于集電器的活性電極材料膜，其中活性電極材料可以包括占約3wt。/。約10wt%的粘結(jié)劑。活性電極材料可以包括導(dǎo)電碳顆粒。在一種實(shí)施方案中，制備活性電極材料顆粒的方法可以包括提供活性碳；提供可選的低污染程度的導(dǎo)電碳顆粒；提供占混合物總量約3wt。/。約10wt。/。的粘結(jié)劑；以及混合該活性碳、導(dǎo)電碳和粘結(jié)劑而獲得混合物。在一種實(shí)施方案中，電化學(xué)雙電層電容器可以包括具有第一集電器和第一活性電極材料膜的第一電極，第一膜具有第一表面和第二表面，第一集電器附著第一膜的第一表面；具有第二集電器和第二活性電極材料膜的第二電極，第二膜具有第三表面和第四表面，第二集電器附著該第二膜的第三表面；設(shè)于第一膜第二表面和第二膜第四表面之間的多孔隔離物；容器；電解液；其中第一電極、第二電4及、多孔隔離物和電解液置于該容器內(nèi)；第一膜至少部分浸沒(méi)于電解液中；第二膜至少部分浸沒(méi)于電解液中；多孔隔離物至少部分浸沒(méi)于電解液中；第一膜和第二膜每個(gè)都可以包括活性石灰和占約3wt。/。約10wt。/。的粘結(jié)劑的混合物。在一種實(shí)施方案中，電極膜進(jìn)一步可以包括導(dǎo)電碳。在一種實(shí)施方案中，膜經(jīng)由導(dǎo)電粘合劑層而附著于各自的集電器。本發(fā)明這些和其它特征和方面參照以下描述、附圖和附力口權(quán)利要求將會(huì)更好理解。圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明一些方面制造活性電極材料的工藝方法的所選4喿作；圖2，包^r圖2A和2B，圖示了可以用于超級(jí)電容器的各個(gè)電極組件的橫截面圖3是本發(fā)明低粘結(jié)劑電極微結(jié)構(gòu)的視圖；和圖4是高粘結(jié)劑電極微結(jié)構(gòu)的視圖。具體實(shí)施例方式在該文獻(xiàn)中，術(shù)語(yǔ)"實(shí)施方案，，和"變體，，可以用于指代具體的裝置、方法、或制造的制品，而并非不一定要指代某種相同的裝置、方法、或制造的制品。因此，用于某一處或上下文中的"一種實(shí)施方案"(或類(lèi)似表達(dá))能夠指代一種具體的裝置、方法或制造的制品；而且，在不同處的相同或類(lèi)似表達(dá)能夠指代相同的或不同的裝置、方法、或制造的制品。類(lèi)似地，用于某處或上下文中的"一些實(shí)施方案"、"某些實(shí)施方案，，或類(lèi)似表達(dá)可以指4戈相同的或不同的裝置、方法、或制造的制品。在不同處或上下文中的相同或類(lèi)4以表達(dá)可以指代相同的或不同的裝置、方法、或制造的制品。表達(dá)術(shù)語(yǔ)"可^,代的實(shí)施方案"和類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)用于指示許多不同的可能實(shí)施方案之一。可能的實(shí)施方案的凄t目并不必要一定限制于2或任4可其他數(shù)目。一種實(shí)施方案前被修飾"典型的"或"代表性的"是指實(shí)施方案用作實(shí)例。這種〗奮飾并不必要一定表示該實(shí)施方案是優(yōu)選的實(shí)施方案；該實(shí)施方案可以zf旦不必要是目前優(yōu)選的實(shí)施方案。表達(dá)術(shù)語(yǔ)"活性電極材料"和類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指提供或強(qiáng)化電極功能的材料，而不僅僅提供大約為電極的可見(jiàn)外表面尺寸的接觸或反應(yīng)面積。在雙電層電容器電才及中，例如，活性電才及材并+膜包括具有高孔隙率的顆粒，以致暴露于電解液(里面浸有電才及)中的電才及的表面積就可以增加而大大超過(guò)可見(jiàn)外表面的面積；實(shí)際上，暴露于電解液的表面積就變成了由活性電極材料制成膜的體積的函數(shù)。詞"膜"的意義類(lèi)似于詞"層"和"薄片"的意義；詞"膜"并不必要一定暗含材料的某一具體厚度或薄度。術(shù)語(yǔ)"粉末""顆粒"等用語(yǔ)在描述制作活性電極材料膜時(shí)，是指大量的細(xì)小顆粒。正如本領(lǐng)域中4支術(shù)人員所認(rèn)知的，顆粒物質(zhì)經(jīng)常稱(chēng)為粉末、細(xì)粒、微粒、粉塵，或其他名稱(chēng)。因此，本文獻(xiàn)通篇中稱(chēng)之為碳和粘結(jié)劑粉末并不是意在限制本實(shí)施方案。在本文獻(xiàn)中"粘結(jié)劑"的稱(chēng)謂，意在表達(dá)能夠提供粘結(jié)碳的聚合物、共聚物和類(lèi)似超高分子量物質(zhì)的意義。這種物質(zhì)可以用作粘結(jié)劑，用于在疏^^組構(gòu)顆粒物質(zhì)(即在具體應(yīng)用中^旦負(fù)某些有用功能的活性填料物質(zhì))中促進(jìn)附著作用。詞"砑光機(jī)"、"輥壓機(jī)"、"層壓機(jī)"和類(lèi)似的表達(dá)是指適用于壓制和壓縮的i殳備。壓制可以但不必要一定采用輥?zhàn)訉?shí)施。當(dāng)用作動(dòng)詞時(shí)，"石牙光，，和"層壓"意指在一壓力一幾中的加工纟喿作，其可以但不必要一定包括輥?zhàn)?。此處所用的混合?參混可以意指涉及對(duì)巴組成成分混合一起形成混合物的加工才喿作。高剪切或高沖擊力可以，但不必要一定，用于這種混合操作。能夠用于制備/混合其干粉末的典型設(shè)備，以非限制性的方式，可以包括球磨機(jī)、電磁球磨機(jī)、盤(pán)磨機(jī)、銷(xiāo)棒式研磨機(jī)、高能沖擊研磨機(jī)、流體能沖擊研磨機(jī)、只于噴式研磨才幾(opposingnozzlejetmill)、；危4b床噴射研磨才幾、4垂式研磨才幾、fritz研磨才幾、乂又壽昆混合才幾(Warringblender)、；袞磨才幾、才幾才戒丈容合力口工才幾(mechanofusionprocessor)(侈寸^口，HosokawaAMS)、或沖擊研磨才幾。其^f也和另外的定義和定義的解釋i兌明可以在整個(gè)i兌明書(shū)中找到。這些定義意在輔助理解該公開(kāi)和其附加權(quán)利要求，本發(fā)明的范圍和精神不應(yīng)該嚴(yán)格限制于該說(shuō)明書(shū)中描述的具體實(shí)施例加以解釋?，F(xiàn)在參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。在附圖和描述中用相同的標(biāo)記數(shù)來(lái)指相同或基本相同的部件或操作。附圖是以簡(jiǎn)化形式而不具有精確的比例。僅僅為了便利和闡述清楚起見(jiàn)，方位術(shù)語(yǔ)，例如頂部、底4卩、左、右、上、下、上面、上方、下面、下方、后面和前面關(guān)于附圖可以-使用。這些和類(lèi)似的方位術(shù)語(yǔ)，應(yīng)該不要限制本發(fā)明而力口以解釋。更具體地參照附圖，圖1闡明了制作活性電極材料的方法100的所選操作。盡管該方法操作基本上被順序地描述，但是某些操作也可以以可替代的順序、并聯(lián)地或平行地、流水線(xiàn)才莫式、或其他方式實(shí)施。不是特別要求按照本說(shuō)明書(shū)所列的順序來(lái)實(shí)施這些操作，除非4皮明確指出，或者通過(guò)上下文可明顯看出，或者是內(nèi)在要求。并非所有例舉的操作都是嚴(yán)格必需的，同時(shí)其他可選的操作可以加入到方法100中。下面就提供一種方法100的高度概述。接著會(huì)提供方法1004乘作的更詳細(xì)的描述和這些操作的變體。在方法100的一種實(shí)施方案中j喿作105可以^是供活性石友顆粒，并在可選的操作110中可以提供可選的低污染程度和高導(dǎo)電性導(dǎo)電石友顆4立。在才喿作115中，可以4是供粘結(jié)劑。在一種或多種實(shí)施方案中，并且盡管如該文別處描述那樣可以^吏用各種粘結(jié)劑中的一種或多種，但是粘結(jié)劑可以包括聚四氟乙烯(也就是所知的PTFE或商標(biāo)名"Teflon")。在其混合或4參混l喿作120中，可以摻混或混合活性石友和/或?qū)щ娛?，以及粘結(jié)劑；典型;也可以:J巴兩種或更多種混合到一起，最典型的情況，是活性碳與粘結(jié)劑一起混合?？商娲氖牵谝恍?shí)施方案中，活性石友或?qū)щ娛页煞趾?或這些才乘作中之一可以省去。應(yīng)該理解到，實(shí)施方案都不得限制于碳、粘結(jié)劑或其他材料的具體品牌或供應(yīng)商?，F(xiàn)在更為詳細(xì)地描述低粘結(jié)劑電極結(jié)構(gòu)以及可以制造它們的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用較低粘結(jié)劑含量和較高活性碳含量制成的電極比用較高粘結(jié)劑含量和較低活性碳含量制成的電極具有更佳的能量密度。因此，在其一些實(shí)施方案中粘結(jié)劑含量為電極總重量的約3wt。/。約10wt%。以下表I顯示了高粘結(jié)劑電極與兩種可替代的低粘結(jié)劑電極能量密度的比較表I<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表I的能量密度情況是由不同粘合劑含量電極的各自每立方厘米電容法拉數(shù)(F/CC)來(lái)表示。高法拉容量將會(huì)4是供更好的能量?jī)?chǔ)存和較低的有效串聯(lián)電阻(ESR)而使電極效率更佳。大約25%的粘結(jié)劑含量獲得16.3法拉/cc的值，這相比于10%的粘結(jié)劑含量得到17.3法拉/cc就較差。注意，盡管并不是令人滿(mǎn)意的，5%粘結(jié)劑含量的實(shí)例仍提供了相當(dāng)?shù)暮?或可接受的15.96F/CC。即便如此，使用的粘結(jié)劑越少，ESR就越低，因?yàn)檎辰Y(jié)劑是有電阻的，因此就可以提供更加有效的電極。粘結(jié)劑含量較低的另一面就是加入較多的活性材料，例如能夠提供更高能量密度的活性碳(參見(jiàn)表I中25%和10%粘結(jié)劑含量的差異)，由此產(chǎn)生更佳的能量?jī)?chǔ)存。在提供粘結(jié)劑時(shí)，可以提供一種或多種不同的可替代粘結(jié)劑，例如粒狀^分末形式的PTFE，和/或一種或多種不同的其他氟聚合物顆粒，或聚丙烯，或聚乙烯，或共聚物，和/或其他聚合物摻混物。已經(jīng)證實(shí)，惰性粘合劑如PTFE的使用，有利于提高含有這種惰性粘合劑的電極的操作電壓。這種提高之所以能夠發(fā)生，部分歸結(jié)于與電解液(后來(lái)該電極浸沒(méi)其中)之間的相互作用降低。在一種實(shí)施方案中，典型的PTFE粒徑可以處于500|um的范圍。在混合過(guò)程中，活性碳顆粒和粘結(jié)劑顆粒可以以各種比例進(jìn)行摻混或別的方式混合一起。在多種實(shí)施方案中，活性碳和粘結(jié)劑的比例可以如下約90wtQ/o約97wtQ/o的活性碳，約3wt。/o約10wt%的PTFE?？蛇x的導(dǎo)電^f友能夠添加的范圍為約015wt%。一種實(shí)施方案可以含有約94.5wt。/o的活性碳、約5wt。/。的PTFE和約0.5wt%的導(dǎo)電碳。其他范圍也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。注意，所有的百分凝:都是重量表示的，盡管也可以使用具有其他基準(zhǔn)的百分?jǐn)?shù)。導(dǎo)電石灰可以?xún)?yōu)選保持為混合物的低百分?jǐn)?shù)，因?yàn)閷?dǎo)電碳比例的增加可能傾向于降氐后來(lái)里面浸有由該導(dǎo)電,灰顆粒制成的電纟及的電解液的擊穿電壓。在混合方法100的一種實(shí)施方案中，摻混才喿作120可以是"干混，，4喿作，即活性碳、導(dǎo)電碳和/或粘結(jié)劑的摻混可以不需要向顆?；旌衔镏刑砹?壬^H容劑、液體、力口工助劑等。例3口，干混可以在研磨機(jī)、混合機(jī)或摻混機(jī)(例如裝有高強(qiáng)度混合桿的V-混合機(jī)，或其他以下進(jìn)一步描述的可替代裝置)中進(jìn)行約1約10min,直至形成均一的干燥混合物。細(xì)讀本文之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員就會(huì)理解，混合時(shí)間能夠基于批量、材料、粒徑、密度以及其他性質(zhì)進(jìn)行變化，而這些變化仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。正如以上所介紹那樣，摻混的并分末材并+也可以或^^換地采用其他設(shè)備形成/混合/摻混。作為非限制性例子，這些能夠用于制備/混合干4分末的i殳備包4舌，包4舌輥式混合才幾和對(duì)專(zhuān)昆才幾(warringblender)的許多類(lèi)混合機(jī)，包括J求磨機(jī)、電萬(wàn)茲J求磨才幾、盤(pán)式研磨才幾、銷(xiāo)棒式研磨機(jī)、高能沖擊研磨機(jī)、流體能沖擊研磨機(jī)，對(duì)噴嘴噴射研磨機(jī)、流化床噴射研磨才幾、《垂式研磨才幾、Fritz研磨才幾，輥式研磨才幾、枳4戒火容合力口工(例^口，HosokawaAMS)，或沖擊研磨才幾。在一種實(shí)施方案中，干粉末材料可以采用未潤(rùn)滑的高剪切或高沖擊力技術(shù)進(jìn)行混合。在一種實(shí)施方案中，高剪切或高沖擊力可以通過(guò)上描述的一種研磨機(jī)提供。粉末材料、粘結(jié)劑和碳可以引入到研磨機(jī)中，其中高速和/或高沖擊力就引向或施加到粉末材料上而對(duì)粉末材料中的粘結(jié)劑實(shí)施高剪切或高沖擊作用。在干混過(guò)程中產(chǎn)生的高剪切或高沖擊力可以物理作用于粘結(jié)劑，而促^f吏粘結(jié)劑粘結(jié)到物^l"中其他顆粒和/或與之粘結(jié)。一種干混方法更詳細(xì)地纟皮露在未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/116,882的共同申請(qǐng)中。該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容，包括所有圖、表和片又利要求以引用形式引入于此，猶如在本文詳細(xì)描述一才羊。也應(yīng)該注意到，所l是到的干混、干摻混、干顆#立，和其^f也干物質(zhì)，以及用于制造活性電極材料和/或膜的方法，并不排除使用其他的干法，例如，這可以在4吏用加工助劑、液體、溶劑等制成的顆粒和膜的干燥之后實(shí)現(xiàn)?？梢浴箵Q上述方法混合各組成物料的混合過(guò)程，能夠4吏預(yù)混粘結(jié)劑的較大聚合物聚結(jié)物破碎成較小聚合物聚結(jié)物和/或基本顆粒。由該混合過(guò)程產(chǎn)生的較小聚合物粘結(jié)劑聚結(jié)物和/或基本顆粒，在該混較小聚結(jié)物和/或較d、聚合物聚結(jié)物的基本均勻分散，以及較'J、尺寸的聚合物聚結(jié)物，可以提高粘結(jié)劑總體的表面積，因?yàn)樵诮o定體積中的許多較小顆粒與較少的更大顆粒相比能提供較大的表面積。較小聚結(jié)物或顆粒的較大表面積，以及其更加均勻和彼此更緊密堆放的結(jié)果，可能是每一個(gè)粘結(jié)劑聚結(jié)物或顆粒的增強(qiáng)的粘結(jié)性能。較小聚結(jié)物或顆粒的增強(qiáng)粘結(jié)能力可以降低混合物中更大重量粘結(jié)劑的需要。和/或表面上。所示電極300的活性碳用量為約90wt。/。約91wt%,其中粘結(jié)劑為約6wt。/。約7wt%(更具體而言，在該示出的實(shí)例中，活性碳為約90.87wto/o，而粘結(jié)劑為約6.89wto/。，比率為約13.19:1)。低粘結(jié)劑電極的制造可以通過(guò)此前進(jìn)一步描述的許多混合方法中的一種或多種完成。作為對(duì)照，圖4圖示i兌明了由4齊出方法制成的高粘結(jié)劑電極400的橫截面?；疚淳鶆蚍稚⒌恼辰Y(jié)劑材料402被顯示在活4生爿談404顆#立之間和/或表面上。在該實(shí)施例中，粘結(jié)劑402的左下角顯示出特別未得到分散。因?yàn)樵撜辰Y(jié)劑在高粘結(jié)劑電極中是以較大的單元存在，在該電極中粘結(jié)劑的重量含量更大。因此，大用量粘結(jié)劑物質(zhì)降低了電極中活性碳的用量，因此而降低了能量密度。此處更具體而言，所示電4及400的活性爿碳用量為約77wt。/。約78wt%,其中粘結(jié)劑為約20wt%(更具體而言，在該示的例子中，活性碳為約77.17wt%，而粘結(jié)劑為約20.09wt%，其比率為約3.84:1)。通過(guò)這種混合方法獲得的產(chǎn)品可以用于制造電極膜。然后，可以將這種膜粘結(jié)到集電器上，如由金屬鋁或其他導(dǎo)體制成的箔。集電器可以是連續(xù)金屬箔、金屬網(wǎng)或無(wú)紡金屬纖維。金屬集電器為電極膜提供了連續(xù)的導(dǎo)電基體。集電器可以在粘結(jié)之前進(jìn)行預(yù)處理，以增強(qiáng)其附著性能。集電器的預(yù)處理可以包括才幾械打毛、化學(xué)蝕紋和/或使用表面活化處理，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的電暈放電，活性等離子體，紫外輻射、激光或高頻處理方法。在一種實(shí)施方案中，電才及膜可以經(jīng)由本領(lǐng)域r技術(shù)人員熟知的導(dǎo)體粘結(jié)劑中間層而粘結(jié)到集電器上。在一種實(shí)施方案中，由該混合方法獲4尋的產(chǎn)品可以與加工助劑混合而獲得本領(lǐng)域技術(shù)人員常用于把電極膜涂敷到繼電器上(即涂層工藝)的淤漿狀組合物。然后將該淤漿沉積在集電器的一側(cè)或兩側(cè)。在干燥操作之后，就可以在集電器上形成活性電極材料膜。具有膜的集電器可以進(jìn)行一次或多次砑光使膜稠密，以提高膜在集電器上的附著力。在一種實(shí)施方案中，由該混合方法獲4尋的產(chǎn)品可以與力。工助劑混合而糊狀物質(zhì)。然后將該糊狀物質(zhì)擠出成膜，沉積到集電器的一側(cè)或兩側(cè)。在干燥操作之后，就可以在集電器上形成一層或多層活性電極材料膜。具有千燥的膜的集電器可以進(jìn)行一次或多次砑光使膜稠密，以提高膜在集電器上的附著力。在另一種實(shí)施方案中，在通過(guò)本發(fā)明的混合方法獲得的產(chǎn)品中，粘結(jié)劑顆?？梢园崴苄曰驘峁绦灶w粒。通過(guò)本發(fā)明的混合方法獲得的產(chǎn)品，包括熱塑性或熱固性顆粒，可以用于制作電極膜。然后可以將這種膜粘結(jié)到集電器，例如由鋁或其他導(dǎo)體制成的箔上。該膜可以在熱砑裝置上粘結(jié)到集電器上。集電器可以在粘結(jié)之前進(jìn)行預(yù)處理而有利于增強(qiáng)其附著性能。集電器的預(yù)處理可以包括機(jī)械打毛、化學(xué)蝕紋、和/或使用表面活化處理，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的電暈放電、活性等離子體、紫外、激光或高頻處理方法。包含粘結(jié)到集電器和/或多孔隔離物的活性電極膜的電極產(chǎn)品，可以用于超級(jí)電容器或雙電層電容器和/或其他電能儲(chǔ)存設(shè)備。也可以使用其他的用于形成活性電極材料膜以及把該膜粘結(jié)到集電器上的方法。圖2包括子圖2A和2B，它們清楚地示意出可以用于超級(jí)電容器或雙電層電容器的電極組件200的各個(gè)橫截面視圖。在圖2A中，組件200的構(gòu)件以以下次序布置第一集電器205、第一活性電^L膜210,多孔隔離物220、第二活性電極膜230和第二集電器235。在一些實(shí)施方案中，可以在電才及膜210的粘結(jié)之前將一個(gè)導(dǎo)電粘合劑層(未顯示)置于集電器205上(或置于相對(duì)于膜230的集電器235上)。在圖2B中顯示，雙層膜210和210A相對(duì)于集電器205，而雙層月莫230、230A才目只f于集電器235。才姿這種方式，乂又電層電容器就可以形成，即每一個(gè)集電器在兩側(cè)均附著有一個(gè)碳膜。然后也可以引入另一個(gè)多孑L隔離物，特別是乂于于巻芯應(yīng)用(jellyrollapplication),該多孑L隔離物(多孑L隔離層)220A或者凌占附于或者靠近頂膜210A方丈置，如所示，或者黏附于或者靠近底膜230A》文置(未顯示)。月莫210和230(和210A和230A,如果4吏用)可以采用由圖1描述的工藝方法100獲得的活性電極材料顆粒制成。一種典型的采用電才及組件200的雙電層電容器可以進(jìn)一步包括電解液和容器，例如密封罐，其裝著電解液。組件200可以置于容器(罐)內(nèi)并浸沒(méi)在電解液中。在許多實(shí)施方案中，集電器205和235可以由鋁箔制成，多孔隔離物220可以由一種或多種陶瓷、紙、聚合物、聚合物纖維、J皮璃纖維，而在一些實(shí)施例中該電解液;容'液可以包4舌1.5M四氟硼酸四曱基鋁的有機(jī)溶液，如PC或乙腈溶劑。如本文已經(jīng)描述的，電極，尤其在許多實(shí)例中，雙電層電極是通過(guò)通常是干法的工藝或方法制作，通過(guò)基本均勻地將粘結(jié)劑材料分散于活性碳粉末。采用強(qiáng)力、剪切或沖擊力或者這兩種力，可以實(shí)J見(jiàn)粘結(jié)劑含量小于10wt%。已經(jīng)4吏用少至3wt。/。的粘結(jié)劑而未電極的完整性受損。由于釆用強(qiáng)力混合能更好地分散粘結(jié)劑，就可以分散較少的粘結(jié)劑，因此獲得高能量密度是可能的。一些優(yōu)點(diǎn)可以包括低成本工藝方法、高能量密度和/或可以獲得較低ESR電極，即使是使用典型的傳統(tǒng)的活性碳物質(zhì)，也是如此。注意，傳統(tǒng)的超級(jí)電容器經(jīng)常具有^f氐能量密度；由此，向電才及填充更高百分比的活性碳能夠改進(jìn)電極的能量密度。而且，在一些實(shí)例中，由于粘結(jié)劑材料在粘結(jié)劑與碳的整個(gè)混合物中的分散度更高而可以獲得更高完整性的電才及。以上相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明制作活性電極材料、該材料的膜、用該膜制成的電極和采用該電極的雙電層電容器的方法。這都是出于舉例i兌明的目的。本發(fā)明的具體實(shí)施方案無(wú)i侖是作為整體，還是其部分特征都不能限制本發(fā)明的一般原理。具體而言，本發(fā)明本發(fā)明也不必限制于用在雙電層電容器中的電極，而可以擴(kuò)展到其他電極應(yīng)用。本文描述的具體特征可以用于一些實(shí)施方案中，但是不能用于其它實(shí)施方案中，這也不偏離本發(fā)明的精神和范圍。許多其他修改也涵蓋在前述公開(kāi)之中，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解到，在一些實(shí)例中，采用了本發(fā)明的部分特征，而沒(méi)有其他特征。因此示例性實(shí)施例并沒(méi)有定義本發(fā)明的界限，本發(fā)明的法律保護(hù)范圍，由權(quán)利要求和其等同替換所提供。權(quán)利要求1.一種制造活性電極材料的方法，所述方法包括提供活性碳；提供粘結(jié)劑；和混合所述活性石友和所述粘結(jié)劑而獲得混合物，其中所述混合物中所述粘結(jié)劑的含量范圍為所述混合物總量的約3wt。/o約10wt%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供所述活性碳的操作包4舌提供用量為約90wt。/。約97wt。/。的活性石友。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供所述粘結(jié)劑的操作包括提供一種或多種氟聚合物顆粒；聚四氟乙烯；粒狀粉末形式的聚四氟乙烯；聚丙烯；聚乙烯；共聚物，和/或聚合物摻混物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括提供另外的導(dǎo)電碳助劑纟且分。5，根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括干法摻混所述活性;談和所述粘結(jié)劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括將所述粘結(jié)劑充分均勻地分散在所述活性)暖中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括向所述活性石友和所述粘結(jié)劑引入高剪切力和高沖擊力的一種或多種而獲得活性電極材料的混合物。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括向所述活性碳和所述粘結(jié)劑引入高剪切力和高沖擊力的一種或多種，以獲得所述粘結(jié)劑在所述活性電極材料的混合物中的充分分散。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括粘結(jié)劑的較大聚合物聚結(jié)物破碎成較小聚合物聚結(jié)物和/或基本顆粒。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括將粘結(jié)劑的較大聚合物聚結(jié)物破碎成較'J、聚合物聚結(jié)物和/或基本顆粒，這提供了所述粘結(jié)劑總量的增大的表面積和/或粘結(jié)劑在所述混合物中的充分均勻的分散。11.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，進(jìn)一步提供強(qiáng)化的粘結(jié)能力。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括使用混合才幾和/或研磨才幾。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作包括使用球磨才幾、電石茲5求磨才幾、盤(pán)磨才幾、銷(xiāo)才奉式研磨才幾、高能沖擊研磨才幾、流體能沖擊研磨機(jī)、對(duì)噴式研磨機(jī)、流化床噴射研磨機(jī)、錘式研磨一幾、fritz研磨一幾、雙輥混合纟幾、滾磨一幾、一A4成熔合加工才幾、HosokawaAMS、或沖擊研磨才幾中的一種或多種。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述混合操作的執(zhí)行是采用一種混合裝置，其具有至少一個(gè)在混合期間與所述活性碳、所述粘結(jié)劑和所述混合物中一個(gè)或多個(gè)4妻觸的陶瓷表面。15.—種電才及，包4舌集電器；和附著于所述集電器的活性電極材料膜，其中所述活性電極材料含有一種包含活性碳組分和/或?qū)щ娞冀M分的混合物；與一種粘結(jié)劑組分混合，所述粘結(jié)劑組分占所述活性電極材料混合物總量的約3wt。/。約10wt%。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極，其中所述活性電極材料包括活性碳和一種粘結(jié)劑，其中所述活性碳含量為約90wt%~97wt%,所述粘結(jié)劑含量為約3wt。/。約10wt%。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極，其中所述活性電極材料由活性石友和粘結(jié)劑的混合物形成，所述混合物通過(guò)干法混合而成。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電極，其中所述粘結(jié)劑是較小聚合物聚結(jié)物和/或基本顆粒，提供全部所述粘結(jié)劑增大的表面積和/或粘結(jié)劑在所述混合物中充分均勻的分散。19.一種電化學(xué)雙電層電容器，含有第一電極，包括第一集電器和第一活性電極材料膜，所述第一膜具有第一表面和第二表面，所述第一集電器附著于第一月莫的所述第一表面；第二電極，包括第二集電器和第二活性電極材料膜，所述第二膜具有第三表面和第四表面，所述第二集電器附著于第二月菱的所述第三表面；多孔隔離物，設(shè)于第一膜的所述第二表面和第二膜的所述第四表面之間；容器電解液；其中所述第一電才及、所述第二電4及、所述多孔隔離物和所述電解液置于所述容器內(nèi)；所述第一膜至少部分浸沒(méi)于所述電解液中；所述第二膜至少部分浸沒(méi)于所述電解液中；所述多孔隔離物至少部分浸沒(méi)于所述電解液中；所述第一和第二膜每個(gè)都包括碳和粘結(jié)劑的混合物，粘結(jié)劑的含量為約3wtQ/。約10wt%。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電容器，其中所述活性電極材料包括活性石襲和粘結(jié)劑，其中所述活性石友含量為約90wt。/。約97wt%，所述粘結(jié)劑含量為約3wty%約10wt%。全文摘要本發(fā)明涉及通過(guò)摻混或混合活性碳和粘結(jié)劑以及可選的導(dǎo)電碳的混合物制取活性電極材料的顆粒。在所選的實(shí)施方案中，電極材料中的粘結(jié)劑含量較低，一般該混合物的粘結(jié)劑含量為約3wt％～約10wt％。電極材料可以附著于集電器而獲得用于各種電氣裝置的電極，該集電器包括雙電層電容器。該混合物的組成提高了電極的能量密度和完整性。文檔編號(hào)H01G9/058GK101313377SQ200680043804公開(kāi)日2008年11月26日申請(qǐng)日期2006年11月22日優(yōu)先權(quán)日2005年11月22日發(fā)明者習(xí)笑梅,波特·米切爾,鐘黎君申請(qǐng)人:麥斯韋爾技術(shù)股份有限公司