专利名称：：具有可控碳含量的超级电容器的制作方法
技术领域：
：本发明总体涉及电极和电极的制备。更具体地，本发明涉及用于能量储存装置，如电化学双层电容器的电极。
背景技术：
：电极被广泛应用于许多储存电能的装置，包括原电池(不可再次充电)、二次电池(可再次充电)、燃料电池和电容器。电能储存装置的重要特征包括能量密度、功率密度、最大充电率、内部泄漏电流(internalleakagecurrent),等效串联电阻(ESR)，和/或耐用性，即经受住多次充-放电循环的能力。出于多种原因，双层电容器，也讦尔为超电容器(supercapacitor)和超纟及电容器(ultracapacitor),在许多能量储存应用中获得了人们的喜爱。这些原因包括具有高功率密度(在充电和》文电才莫式中老卩如此)，以及4妻近于传统可再充电电池的能量密度的双层电容器的实用性。双层电容器通常是将其能量储存元件电极浸入电解液(电解质溶液)而被使用。同样，被浸入电解液和充满电解液的多孔隔离体(separator)可以确4呆电扭J皮jt匕间不4妄触，避免电;充直4妻在电4及之间流动。同时，该多孔隔离体允许离子流以两个方向流过电才及之间的电解液。正如以下讨i仑的，双层电荷形成于固体电才及和电解液之间的界面。当电势被施加到双层电容器的一对电极之间时，存在于电解液的离子^皮吸引朝向带有相反电荷的电才及表面，并向该电才及迁移。因此，产生了带相反电荷的离子层并保持在每一电极表面附近。电能被储存在这些离子层与相应电极表面的电荷之间的电荷隔离层(chargeseparationlayer)中。事实上，该电4肓隔离层本质上起到了作为静电电容器的作用。在由势能诱导的电场的影响下，静电电能然而，这种能量储存模式是次要的。与传统电容器相比，有关于它们的容积和重量，双层电容器具有高电容。对于这些容积和重量功效存在两个主要原因。第一，电荷隔离层非常薄。它们的宽度通常要求为纳米级。第二，电极可由多孔材料制成，其每单位体积具有非常大的有效表面积。因为电容与电才及的面积成正比并与电荷隔离层的宽度成反比，所以大的有效表面积和窄的电荷隔离层的组合效果是其与相似大小和重量的传统电容器相比具有非常高的电容。双层电容器的高电容使得电容器能接收、储存，以及释放大量的电能。储存在电容器中的电能可以利用公知的公式来确定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(1)在这个公式中，E表示储存的能量，C代表电容，V是带电电容器的电压。因此，电容器能够储存的最大能量(Em)可由下述表达式给出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(2)其中，Vr代表电容器的额定电压。它指出电容器的能量储存能力同时取决于(1)它的电容，以及(2)它的额定电压。因此，增大这两个参数对于电容器的性能是很重要的。双层电容器的额定电压通常受限于电化学反应(例如还原反应和氧化反应)以及在电容电极之间引入电场的情况下电解液中发生的分解(breakdown)。目前在双层电容器中^f吏用的电解液有两种。第一种包括含水的电解质溶液，例如氢氧化钾和石克酸溶液。双层电容器也可以由有4几电解液制成，例如碳酸丙烯(PC)溶液、乙腈(NA)溶液、液态盐(通常指的是离子液体)、某些液态晶体电解液，以及甚至为固态电解液。由于离子从大量电解液中分散到活性炭的表面需要花费时间，双层电容器的额定电压还受电解液与活性炭的界面上的电解液局部不足(localstarvation)的限制。在高的施加电压下，由于需要更多的离子以形成双层，这种电解质的局部不足变才寻更加严重。为了达到商业上可接受的充-放电循环次数，使用有机电解液和活性炭制造的双层电容电池通常^皮额定为2.3伏或4氐于2.3伏。甚至额定电压稍微大于2.3伏都会使电容器所能承受的(性能上没有显著衰减)充-》丈电循环次凄t相当大地减少。近似地，电容器额定电压每增加100毫伏就会导致电容器确实可以承受的充-放电循环次数减半。提高具有多孔电极的电子装置(例如双层电容器)中电解液的实际分解电压是需要的。改进双层电容器的可靠性和耐用性也是需要的，正如通过双层电容器能够承受的使其操作特性上没有显著衰减的充-放电循环次数而测定。一些超电容器被设计为循环寿命多达一百万次循环。此外，由于电池结构和电4及特4生，在循环寿命期间电容衰减。电池寿命性能的缩短和在工作期间电池可用能量的减少可归因于电容的衰减。因此，对于高性能的超电容器，进一步需要提供具有较小电容衰减的电极。也存在对于制造这样的多孔电极的方法和材料，以及利用这种电极的电子装置(包括双层电容器)的需求。
发明内容本发明的各种实施方式是4十对可以4十对或可以满足一种或多种上述需要的方法、电4及、电4及装配和电子装置。所4皮露的一种示例性实施方式提供了一种制造活性电极材料的方法。根据这种方法，可以将活性炭、可选的导电性,灰和粘结剂颗粒混合。在本发明的一些方面，活性炭可选自各种类型的活性炭。在本发明的一些方面，各种类型的活性炭可以可控的量或比率而被组合以提高性能。根据本发明的一些可选4奪的方面，活性炭可在以重量计的约80%至约97%之间。通常，粘结剂可以是电4b学惰性粘结剂，例如PTFE。惰性粘结剂的比例可在以重量计的约3%至约20%之间，并且在其^也的例子中在以重量计的约9%至约11%之间，或可以是，例如以重量计的约10%。根据本发明的一些方面，在得到的混合物中的可选导电性颗粒的比例可以是在以重量计的约0至约15%之间，并且在一些例子中不超过以重量计的0.5%。4艮据本发明的进一步的可选择方面，活性炭、可选的导电性碳和粘结剂的混合可以通过将这些成分进行千混来完成。根据本发明的一些进一步的可选择方面，混合可以通过使活性炭、可选的导电性石灰和粘结剂经受无润滑高剪切力技术(non-lubricatedhigh-shearforcetechnique)来实现。根据本发明的另外进一步的可选择方面，活性电极材料的膜可以由本发明中所描述的制造的活性电极材料的颗粒制成。膜可以附着于集电体上并可用于各种电子装置，例如用于双层电容器。在一种实施方式中，制造活性电才及材津+的颗粒的方法可以包^"提供从各种类型的碳中选择的活性炭。在另一种实施方式中，活性炭可通过不同类型活性炭的选择性组合而制成。在一些选择中，该方法可进一步包括提供导电性碳颗粒。在一种实施方式中，粘结剂可以是或可包括PTFE。在一种实施方式中，混合操作可包括通过将活性炭、导电性碳和粘结剂进行干混来混合。在一种实施方式中，混合4乘作可以在没有加工助剂下实施。在一种实施方式中，电才及可以包4舌集电体；并且活性电4及才才泮牛膜附着于集电体，其中活性电4及材料可以包括选自一种或多种来源的活性炭或通过各种类型活性炭的选择性组合。活性电极材料可以包括粘结剂。活性电4及材料可以包4舌导电性石灰颗粒。在一种实施方式中，一种制造活性电4及材料颗粒的方法可以包括提供选自各种类型碳的活性炭或通过选择地与不同类型的碳组合而制备成的活性炭；提供可选的低杂质水平的导电性碳颗粒；提供粘结剂；以及将活性炭、导电性碳和粘结剂混合以获得混合物。在一种实施方式中，电化学双层电容器可以包4舌含有第一集电体和活性电极材料的第一膜的第一电极，该第一膜包含第一表面和第二表面，该第一集电体被第一膜的第一表面所附着；含有第二集电体和活性电极材料的第二膜的第二电极，该第二膜包含第三表面和第四表面，该第二集电体被第二膜的第三表面所附着；设置于第一膜的第二表面和第二膜的第四表面之间的多孔隔离体；容器；电解液；其中，第一电才及、第二电才及、多孔隔离体，以及电解液均置于该容器中；第一膜至少部分浸入电解液；第二膜至少部分浸入电解液；多孔隔离体至少部分浸入电解液；每个第一膜和第二膜可以包括选自一种或多种组合的活性炭类型的活性炭混合物。在一种实施方式中，电才及膜可进一步包括导电性碳。在一种实施方式中，电才及月莫可进一步包4舌粘结剂。在一种实施方式中，该膜可通过导电性粘结层附着于各自的集电体。参考以下的-说明书、附图和所附;〖又利要求将更好地理解本发明的这些和其^4争4正禾口方面。图1示出了根据本发明的一些方面用于制造活性电极材料的方法的可选性操作。图2包括子2A和图2B,示出了可用于超级电容器的各电极组件的横截面。图3示出了由不同的活性炭制成的电极的电容衰减。图4也示出了由不同的活性炭制成的电极的电容衰减。具体实施方式在本发明中，词语"实施方式"和"变体"是用来指具体的装置、工艺、或制造物，而不是必定指一种以及同样的装置、工艺、或制造物。因此，在某一处或上下文中4吏用的"一种实施方式"(或类似的表述)是指一种具体的装置、工艺、或制造物；并且，在不同地方的相同或相似的表述可以是指相同或不同的装置、工艺、或制造物。同样地，在某一处或上下文中^f吏用的"一些实施方式"、"某些实施方式"或类似的表述可指一种或多种具体的装置、工艺、或同的装置、工艺、或制造物。表述"可选择的实施方式"和类似的用语^皮用于指出i午多不同的可能的实施方式中的一种。可能的实施方式的数目并非必须限于两种或任何的其他数目。一种实施方式如"一个示例"或"举例"的性质是指该实施方式被用作一个实施例。这种性质并非必定指该实施方式是优选实施方式；该实施方式可以是4旦并非必须是当前的优选实施方式。表述"活性电极材料"和类似的用语表示提供或增强电极功能的材料，其通过仅提供大小约为电极的可见外表面的接触区或反应区域而实现。例如，在双层电容器电才及中，活性电极材^H莫包括具有高孔隙率的颗粒，以使得暴露于电解液(电极浸入到其中)的电极表面积除了可见的外表面面积之外可被适度地增加；实际上，暴露于电解液的表面积具有成为由活性电极材料制成的膜的体积的作用。词语"膜"的含义类似于词语"层"和"片"的含义；词语"膜"并非必须是指材料的具体厚度或薄度。当用于描述活性电极材料膜的制造时，术语"4分末"、"颗粒"等是指大量的小颗粒。本领域才支术人员可以认识到，颗粒材料通常是指粉末、细粒(grain)、微粒(speck)、粉尘(dust)或其他名称。因此，本发明全文中涉及到的石友和粘结剂粉末并不意p木着限制本发明的实施方式。本发明中涉及的"粘结剂"是为了传递能够提供用于碳的粘结的聚合物、共聚物和类似的超高分子量物质的含义。这些物质可作为用于改善松散组合的微粒材料的内聚力的粘结剂，即，在特定应用中实施一些有用功能的活性填料材神牛。词语"砑光机(calender)，，、"钳子(nip)，，、"层合机(laminator)"以及类似的表述意指适用于压平和延展的装置。压平可以是但不必限于用辊轮(滚筒，roller)来实施。当用作动词时，"砑光(calender)"和"层压(laminate)"是指进4亍压平处理，其可以^旦不必须包4舌举昆寿仑。本发明中4吏用的混合或掺和可以是意p未着包括Y吏组分元素(componentelement)在一起以形成〉'昆合物的处J里。高剪力或高沖击力可以j旦并非必须用于这种混合。可用于制备/混合本发明中的干粉的示例性设备可以非限制性的方式包括球磨机、电磁球磨机、盘式磨粉机、针盘式磨粉机(pinmill)、高能沖击式磨机、液能冲击式磨才几、反向喷卩觜气;危4分碎才几(opposingnozzlejetmill)、；充床气流粉碎机、锤式粉碎机机、费里茨磨粉机(fritzmill)、对转搅拌机(Warringblender)、專昆式石皮石卒才几、才几才戒融合处J里器(例:^HosokawaAMS)、或沖击式磨才几。在本发明的全文中可以」找到只于定义的其4也以及进一步的限定和说明。定义是为了有助于理解本说明书和所附权利要求，并且本发明的范围和精神不应被解释为严格限制于本说明书所描述的具体实施例。现将以附图示出的本发明的若干实例作详细"i兌明以作为参考。附图和说明书中使用的相同的编号是指相同或基本上相同的零件或操作。附图是简化形式而不是精确尺寸。仅出于方便和清楚的目的，附图中可以-使用i者3口顶部、底部、左、右、上、下、正上方、上方、下方、正下方、后方和前方的方向性术语。这些和类似的方向性术语不应净皮i人为限制本发明的范围。更具体地参照附图，图1示出了用于制造活性电极材料的工艺100的可选性操作。尽管该工艺操作被描述为实质上是连续的，但某些才喿作也可以交-夺的顺序、以联合(conjunction)或以并4亍、以流水方式，或其他方式进行。除了明确指出、其他使上下文更加清楚、或内在需要之外，对操作是否以本说明书中列出的相同顺序实施并没有特定的要求。并不是所有示出的操作都是绝对必须的，也可以向工艺100中加入其他可选的操作。以下将直接提供工艺100的高度概述。对工艺100的操作及操作的变形将在概述之后进行更力口详细的4笛述。在工艺100的一种实施方式中，操作105可以提供活性炭颗粒以及在可选的操作110中，可提供具有低杂质水平和高导电性的可选的导电性碳颗粒。在操作115中，可以提供粘结剂。在一种或多种实施方式中，如本发明中其它地方所描述的，可以J吏用多种粘结剂中的一种或多种，该粘结剂可以包括聚四氟乙烯(也^皮称为PTFE或商品名"Teflon")。在本发明的混合或掺和操作120中，可以将一种或多种活性炭、导电性碳和粘结剂掺和或混合；通常是将两种或多种混合在一起，更常用的，是将活性炭与粘结剂混合。可选择地，在某些实施方式中，可以省去活性炭、导电性碳成分中的一种和/或一些操作。应该理解没有实施方式是为了限制于特定品牌或供应商的碳、粘结剂或其他材料。本文中4是供了高浸透能力(soakingcapacity)的碳电极结构以及可以制造其的工艺的更加详细的描述。可以发现由具有高碳浸透能力的活性炭制成的电极比由具有相对较低浸透能力的活性炭制成的电极具有更好的，也就是说，具有更少的电容衰减。因此，在本发明的一些实施方式中，与作为比專交的石灰产品相比，高于约三分之一或更大的浸透能力可以提供差不多约14%的更少的电容衰减。更具体的可参考图3,图表300中示出了由不同活性炭制成的电极的电容衰减。如图所示，商购的不同类型的活性炭具有不同的电容衰减率。如图3进一步所示，经受测试的所有电极都经历了一定程度的电容衰减。测试开始时，不同的活性炭彼此之间具有大约5个百分点之内的电容，但测试结束时，对于各自的电容衰减，从具有最小电容衰减的活性炭(图3中，命名为C#8)到具有最大电容衰减的活性炭(命名为C#2)表现出为大约为14个百分点的变动范围(注意，图3中的命名C#124是供了另一个可选的活性炭产生的中间^:值)。通过〉'旻泡重量测i式(soakingweighttesting),可以7见察到电才及的浸泡重量与图3的图表300中示出的电容衰减相关。如下表1所示，当掺入电极，在测试过程中具有较高浸泡重量的碳与较少的电容衰减相关，如图1中所描述的。表l:电才及:菱泡重量<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在利用该工艺的一些实施方式中(其中采用根据其浸透性(soakability)而被选择的或以使得浸透性最小化的方式而组合的活性炭)，可以提供一种高性能的超级电容器或双层电容器产品。这种产品进一步可以包4舌以重量计的约10%的粘结剂，以及以重量计的约0.5%的导电性碳。在图表400中，图4对比了由一种传统采用的活性炭制成的电极与由传统采用的活性炭的选择性组合物或混合物制成的活性炭的电容衰减。图表中较下方的线或痕迹对应于商业采用的活性炭C#l。图表中较上方的线或痕迹对应于包括以重量计的约95%的C#l和约5%的C#8的活性炭混合物。如图所示，摻入不同类型的活性炭的电极具有不同的电容衰减率，并且具有优良渗透能力的碳如C#8仅以相对较少的量与另外的碳混合，就能够显著降低主体碳的电容衰减。然而上述表l中未示出，掺入C弁1的电才及的浸泡重量约为1.5g/g。如表l中进一步示出的，掺入C弁8的电极的浸泡重量约为2.1g/g。通过向C#l活性炭电才及中加入以重量计的^f又5%的C#8活性炭(即使得得到的混合物含有以重量计的大约5%的C#8)，可以使掺合得到的混合物的电极的电极浸泡重量增加到约1.65g/g至约1.7g/g之间。并且，图4中的两种不同的活性炭是在各自的电容值彼jt匕相差大约5个百分点之内的情况下开始测-试的。然而，当测i式结束时，在相当纯净的C#l活性炭与包括以重量计的约5%的C#8的活性炭之间，电容衰减表现出大约12个百分点的变动范围。本发明还公开了一种用于测量电极浸泡重量的方法，在一种实施方式中，可从用事先选择的传统釆用的碳或传统采用的碳的混合物制成的电才及上切下约4cmx4cm的方形用作测定的电才及样品。然后测定并记录切下的电极样品的厚度和重量。在设置用来容纳电才及样品的并瓦中，可倒入电解质;容'液并读耳又和i己录该电解质〉容液的重量。然后将该电极样品置于电解质溶液中大约5分钟，并在这段时间期满后移出。然后以与在电才及冲羊品-陂浸透前称重的同样的方式读取并记录电解质溶液的重量。然后可以通过计算电极的每克电极中渗透的电解液的重量来测量电招^羊品的"浸透性"。然后这个浸透指数可作为用于配制和开发具有最优化浸透性的最优化电极的指导。如本文示出的，电极的浸透性越高，则电极的电容衰减就越小。将在下文中更加详细的描述可用于制造电极的工艺的可选拷，形式的单个操作。在第一实施例中，通过图1的操作105，首先提供了选自传统采用的碳类型的活性炭颗粒。正如所描述的，由具有较高浸透性的活性炭颗粒制成的电极比由具有较低浸透性的其它在一些实施方式中，活性炭颗粒可以来自具有较高浸透性的活性炭类型中的一种或组合。通过图1的操作115进一步提供了粘结剂，将其与通过操作105选冲奪的活性炭混合，可以提供多种可选择的粘结剂中的一种或多种，作为举例粒状粉末PTFE,和/或各种其他氟聚合物颗粒、或聚丙烯、或聚乙烯、或共聚物和/或其他聚合物掺和物中的一种或多种。已经确信通过诸如PTFE之类的惰性粘结剂的使用来试图将含有这种惰性粘结剂的电极的电压增大是可以被实现的。这样的增加可以发生，一部分是由于减少了电解液(其中电极随后浸没)之间的相互作用。在一种实施方式中，PTFE颗粒的常见直径可以是在五百樣￡米的范围内。在混合工艺120中，可以将活性炭颗粒和粘结剂颗粒以各种比例掺和或以别的方式'混合在一起。在各种实施方式中，活性炭和粘结剂的比例可以如下以重量计的约80%至约97%的活性炭，以重量计约的3%至约20%的PTFE。可力D入以重量i十的约0至约15%范围的可选的导电性碳。一种实施方式可以含有约94.5%的活性炭、约5%的PTFE,以及约0.5%的导电性碳。其它的范围也在本发明的范围内。注意本文中所有的百分比都是以重量计表示的，尽管也可以使用其他基准的百分比。导电性碳可优选地以混合物中的低百分比设定，因为导电性碳比例的增加会趋向于降低电解液(其中由导电性碳颗粒制成的电极随后浸泡在该电解质中)的分解电压。在一种实施方式的整个电4及制造工艺100中，掺和:操作120可以是"干混"操作，即活性炭、导电性碳，和/或粘结剂的掺和是在不将任何溶剂、液体、加工助剂等添加到颗粒混合物下而实施的。例如，干混可以在粉碎机、混合机或搅拌机(例如装配有高强度搅拌棒的V-搅拌机，或如下文所述的其他可选择的设备)中进行约l分钟至约10分钟，直至形成均匀的干燥混合物。在仔细阅读本发明后，本领域技术人员将明了，根据投料量的大小、材料、颗粒大小、密度以及其他性质，掺和时间可以不同，并且在本发明的范围内。如上所述，该掺和的粉末材料也可以或可选择地通过其他设备来形成/混合/掺和。可用于制备/混合本发明的干粉的这样的设备可包括非限制性实施例各种类型的搅拌机，包括滚筒搅拌机和对转4觉拌才几(warringblender);以及各种类型的賴^争才几，包括J求磨才几、电》兹J求磨才几、盘式粉粉机、针盘式磨粉4几、高能沖击式磨才几、液能冲击式磨机、反向喷嘴气流粉碎机、流床气流粉^争4几、锤式粉^争才几、费里茨磨粉机、辊式破石争机、机械融合处理器(例如HosokawaAMS)、或沖击式磨4几。在一种实施方式中，可以利用无润滑高剪切力或高沖击力4支术来混合干4分材料。在一种实施方式中，可以通过上述描述的那些中的一种来提供高剪切力或高冲击力。可将粉末材料、粘结剂和碳引入磨粉机，然后可以将高速和/或强力施加或强加到4分末材坤+上以完成对4分末状材津牛中的粘结剂施加高剪切力或高沖击力的应用。在干混过程中产生的剪切力或沖击力可以对粘结剂产生物理上的影响，导致该粘结剂与粘结剂组合和/或与材料中的其他颗粒相结合。在共同未决的共同转让的美国专利申请第11/116,882号中更加详细地描述了干混工艺。因此该申请以全文引入的方式引用于此作为参考，包括所有的附图、表和权利要求。还应注意到涉及干燥混合、干燥掺和、干燥颗粒，和其他干燥材料以及用于制造活性电极材料和/或膜的工艺都不排除使用其他干燥工艺，例如可在已经用加工助剂、液体、〉容剂等预备的颗并立和膜干燥之后来完成。混合工艺，其中会且成才才冲牛可如上所述而^皮混合，可以导至文预混粘结剂的较大聚合物粘结剂团块分解为较小的聚合物团块和/或初始颗粒(primaryparticle)。较小的粘结剂聚合物团块和/或初始颗粒可基本上均匀地分散在全部粉末混合物中，为每一粘结剂团块或颗粒带来良好的粘合特性，/人而也在混合物中具有良好的粘合。通过这样的混合过程得到的产品可以用于生产电极膜。然后可将该膜结合至集电体，例如由铝或其他导体制成的箔。集电体可以是连续的金属箔、金属网，或无纺金属织物。金属集电体为电极膜提供连续的电传导衬底(substrate)。可以在结合之前对集电体进行预处理以增强其附着特性。集电体的预处理可以包括才A4成寿且磨(roughing)、4tl学点蚀(chemicalpitting)、禾口/或表面活4匕处玉里的应用，例如电暈放电、活性等离子体(activeplasma)、紫外线、激光，或本领i或4支术人员已知的高频处理方法。在一种实施方式中，可通过本领域技术人员已知的传导性粘合(conductiveadhesive)中间层将电极膜结合至集电体。在一种实施方式中，可利用本领域技术人员所使用的，将从混合过程获得的产品与加工助剂混合以获得浆状组合物从而将电极膜涂敷在集电体上(即涂敷过程)。然后，浆体可沉积在集电体的一侧或两侧。在干燥操作后，可在集电体上形成活性电极材料的一层或多层膜。可将该具有膜的集电体进行一次或多次砑光以将膜压实并改善膜对集电体的附着力。在一种实施方式中，可将从混合过程获得的产品与加工助剂混合以获得糊状材料。然后，^^压该糊状材料以形成膜，并将其沉积于集电体的一侧或两侧。在干燥纟乘作之后，可在该集电体上形成活性电极材料的一层或多层膜。可将该具有膜的集电体进行一次或多次《牙光以将膜压实并改善膜对集电体的附着力。在另一实施方式中，在通过本发明的混合过程而获得的产品中，粘结剂颗粒可包括热塑性或热固性颗粒。通过本发明的混合过程获得的包括热塑性或热固性颗粒的产品可^皮用于制造电极膜。然后，可将这样的膜结合至集电体，例如由铝或其他导体制成的箔。可在热砑光器械中将膜结合至集电体。在结合之前可对集电体进行预处理以增强其粘附性能。集电体的预处理可以包括机械粗磨、化学点蚀、和/或表面激活处理的应用，例如电暈》文电、活性等离子体、紫外线、激光，或本领域4支术人员已知的高频处理方法。包括附着于集电体和/多孔隔离体的活性电极膜的电极产品可被用于超级电容器或双层电容器和/或其它电能储存装置中。也可以使用形成活性电极材料膜以及将该膜附着于集电体的其他方法。图2包括子2A和图2B,以高度总结的方式示出了可用于超级电容器或双层电容器的电极组件200的横截面。在图2A中，组件200的元件以下述顺序设置第一集电体205、活性电极第一膜210、多孔隔离体220、活性电极第二膜230、和第二集电体235。在一些实施方式中，在电极膜210的结合之前可将导电性粘附层(未示出)i殳置于集电体205上(或类似地在对应于力莫230的集电体235上)。在图2B中，双层膜210和210对应于集电体205显示，并且双层膜230、230A对应于集电体235显示。这样，形成了双层电容器，即，每一集电体都具有附着于两侧的碳膜。然后还可以包括其他的多孔隔离体220A，尤其是对于凝月交巻(jellyroll)应用，正如所示出的，该多孔隔离体220A附着于或设置于邻近顶部膜210A,或附着于或邻近顶部膜230A(未示出)。膜210和230(以及210A和230A,如果4吏用的话)可以利用通过图1中描述的工艺100所获得的活性电极材料的颗粒来制造。一种利用电极组件200的示例性双层电容器进一步包括电解液和用于容纳电解液的容器，例如密封罐。组件200可被置于容器(罐)中并浸于电解液中。在许多实施方式中，集电体205和235可由铝箔制成，多孔隔离体220可由陶乾、纸、聚合物、聚合物纤维、玻璃纤维中的一种或多种制成，以及在一些实施例中电解质〉容液包4舌可以，有4几溶液中的1.5M四曱铵四氟石朋酸盐，i。PC或乙腈〉容剂。因此，本发明示出的电才及，在许多实施例中，具体地是双层电极，是在具有优选的浸透能力的活性碳的提供下，通过工艺或方法，通常通过干燥而制成。可以选冲奪具有高浸透能力或润湿性的活性炭，或具有高浸透能力或湿润性的碳与具有如良好的电容、传导性，低电阻(ESR)、高电压容量等高电性的碳的混合物。用这种可控的碳制造的电极可以表现出期望的电学特性。上文已经相当详细地描述了用于制造活性电极材料、这些材料的膜、由膜制成的电极，采用该电极的双层电容器，以及用于测试电极浸泡重量的本发明的方法。这样作的目的是为了举例说明。本发明的具体实施方式的整体和它们的特征都受本发明的一般原理的限制。具体地，本发明不限制用于制造电极的特定成分材料和成分材料的比例。本发明也不限于用于双层电容器中的电极，而可扩展至其他电容器的应用。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本文中描述的特定特征可以用于一些实施方式中，4旦在其他实施方式中则不行。前文所披露的包含许多另外的修改，并且在一些实例中本领域普通技术人员可以识别所述修改，将在没有其他特征时采用本发明的一些特4正。因此，该示例性实施例不是限定本发明的范围和边界以及法律所保护的本发明的范围，其作用在于支持权利要求及其等同替换。权利要求1.一种制造活性电才及材并牛的方法，所述方法包括提供活性炭；提供粘结剂；以及，将所述活性炭和所述粘结剂混合以获得混合物，其中，所述活性炭具有每克电极材料约2克电解液的浸透指数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述浸透指数在约1.38克电解液/每克电极材料至约2.2克电解液/每克电极材料之间。3.根据权利要求1所述的方法，其中包括以下操作的一个或两个提供所述活性炭的所述操作包括提供含量在以重量计的约80%至约97%之间的所述活性炭；以及所述纟是供粘结剂的所述操作包括提供含量为以重量计的约3%至约20%之间的所述粘结剂。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供附加的导电性碳添力口组分。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述活性炭的浸透指数通过向所述活性电4及材料中加入具有不同浸透指数的第二活性炭组分来操控。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二活性炭的所述浸透指数更高。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述混合操作包括将所述活性炭和所述粘结剂进行干混。8.才艮据^l利要求1所述的方法，其中，所述混合"t喿作在没有加工添力口剂下实施。9.一种电才及，包4舌集电体；以及附着于所述集电体的活性电极材料膜，其中，所述活性电极材料是一种包括活性炭组分、可选的导电性碳组分，以及粘结剂组分的混合物；其中，所述活性炭具有每克电极材料约2克电解液的浸透指数。10.根据权利要求9所述的电极，其中，所述浸透指数在约1.38克电解液/每克电一及材料至约2.2克电解液/每克电纟及材并+之间。11.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性电极材料包括活性炭和粘结剂，其中所述活性炭的含量在以重量计的约80%至约97%之间，以及其中所述粘结剂的量在以重量计的约3%至约20%之间，所述活性炭具有的浸透指数在约1.38克电解液/每克电极材料至约2.2克电解质每克电极材料之间。12.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性炭的所述浸透指凄史通过向所述活性电极材料中加入具有不同浸透指数的第二活性炭组分来操控。13.根据权利要求12所述的电极，其中，所述第二活性炭的所述浸透指数更高。14.根据权利要求9所述的电极，其中，所述活性电极材料由活性爿碳和粘结剂的混合物形成，所述混合物通过干燥工艺混合而形成。15.—种电化学双层电容器，包^fe:第一电极，包含第一集电体和活性电极材料的第一膜，所述第一膜包含第一表面和第二表面，所述第一膜的所述第一表面附着于所述第一集电体；第二电极，包含第二集电体和活性电极材料的第二膜，所述第二膜包含第三表面和第四表面，所述第二膜的所述第三表面附着于所述第二集电体；多孔隔离体，i殳置于所述第一膜的所述第二表面以及所述第二膜的所述第四表面之间；六w.谷為；电解液；其中所述第一电才及、所述第二电才及、所述多孔隔离体，以及所述电解液均置于所述容器中；所述第一膜至少部分浸于所述电解液中；所述第二膜至少部分浸于所述电解液中；所述多孔隔离体至少部分浸于所述电解液中；所述第一膜和第二膜中的每一个包括石灰和粘结剂的混合物，其中所述活性炭组分具有每克电极材料约2克电解液的浸透指数。16.才艮据权利要求15所述的电化学双层电容器，其中，所述浸透指数在约1.38克电解液/每克电极材料至约2.2克电解液/每克电才及才才^牛之间。17.根据权利要求15所述的电容器，其中，所述膜通过导电性粘合层附着于各自的集电体。18.—种测试浸透性的方法，包4舌以下^喿作-制备含有活性炭组分的电极样品；-切下尺寸控制的电4及样品；-测量所述切下的电相_样品的厚度和重量；-称量电解质溶液样品的重量；-将所述电极样品置于所述电解质溶液样品中；"吏得所述电才及样品浸泡一段可控的时间；-从所述电解质溶液样品中移出所述电极样品；-称量所述电才及样品以及电解质溶液样品中的一个或称量二者；以及-通过浸泡才喿作前后的各自重量之间的关系来测定所述电极样品的浸透性。19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述测定浸透性的操作包括计算每克电极样品中由所述电极样品浸透的所述电解液的重量。20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述电极样品含有一种或多种类型的活性炭。21.—种制造活性电极材料的方法，所述方法包括提供活性炭；提供粘结剂；以及将所述活性炭和所述粘结剂混合以获得一种混合物，其中，所述活性炭具有每克电极材料约1.38克电解液的浸透指数。22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述浸透指数在约1.38克电解液/每克电极材料至约2.2克电解液/每克电极材料之间。23.—种电才及，包4舌集电体；以及附着于所述集电体的活性电极材料膜，其中，所述活性电极材料是一种包括活性炭组分、可选的导电性碳组分，以及粘结剂组分的混合物；其中，所述活性炭具有每克电极材料至少约1.38克电解液的浸透指凄t。24.根据权利要求9所述的电极，其中，所述可浸透性指数在约1.38克电解液/每克电4及材料至约2.2克电解质/每克电才及材泮牛之间。全文摘要一种活性电极材料，其通过将活性炭、可选的导电性碳以及粘结剂的混合物进行掺和或混合而制成，其中该活性炭具有高浸透性以减少电容的衰减。该电极材料可以被附着至集电体以获得用于各种电子装置，包括双层电容器的电极。文档编号H01G9/04GK101313376SQ200680043501公开日2008年11月26日申请日期2006年11月22日优先权日2005年11月22日发明者习笑梅,钟黎君申请人:麦斯韦尔技术股份有限公司