离子电子导电聚合物电容器的制造方法
【专利摘要】总体针对一种电子导电聚合物电容器描述技术，所述电容器可以在电极之间并入嵌入有碳纳米颗粒的导电聚合物混合物，从而与传统的电解电容器相比，快速地充电并且储存大量电荷。这种电容器可以用层压板构建，该层压板包括内电极和外电极、电极之间的电解质混合物、导电聚合物混合物、嵌入内电极之间的导电聚合物中的碳纳米颗粒的复合混合物的各层。层压板可以卷绕成卷并且内电极和外电极电耦合。在施加电场时，电解质混合物内的阳离子朝向外电极移动并且阴离子朝向内电极移动。此外，内导电聚合物层被电离，从而造成电子朝向内电极移动，以沉积到储存有电荷的大表面积碳纳米颗粒上。
【专利说明】离子电子导电聚合物电容器
【背景技术】
[0001]在本部分中描述的材料不是针对本申请中的权利要求的现有技术，并非通过包括在本部分中而承认为现有技术，除非在此另行说明。
[0002]通常使用双电层电容器(EDLC)储存大电荷密度以用于高速功率提取，来代替电池以及其它类型的电容器。在这种技术中，电荷储存在高孔率碳颗粒与电解质的电化学双层的界面处。这通过在一个偏置方向上极化电容器用于储存并且在相反方向上放电用于功率重新获取来实现。由于在多孔碳颗粒上的电荷累积，所以与其它电容器类型相比较，使用EDLC能够实现高功率提取率。一些电化学电容器利用还原/氧化(氧化还原)反应用于电荷转移来工作，称为准电容。在诸如运输业内的能源系统、混合动力汽车和铁路系统的技术中，由于EDLC的高能量密度以及高功率提取率，因此普遍地使用EDLC来代替基本电解电容器和电池。随着EDLC在需要快速充电和高能量储存的商业技术中变得更加有用，需要一种能够储存最大量电荷并且能够快速充放电的电容器结构。
[0003]本公开认识到已知的电化学电容器存在若干限制。在典型的EDLC中使用多孔碳颗粒或者木炭用于电荷储存限制了能量密度、电荷储存以及功率提取的最大量。
【发明内容】
[0004]下面的
【发明内容】
只是示例性的并且不旨在以任何方式进行限制。通过参照附图和下面的详细描述，除了上述示例性的方面、实施方式和特征之外，其它方面、实施方式和特征将变得清楚。
[0005]本公开总体上描述了一种双层电化学电容器。不例的双层电化学电容器可以包括两个内电极和两个外电极，其中，电解质混合物沉积在外电极和内电极之间。示例电化学电容器还可以包括沉积在外电极之间的导电聚合物层，其中，当在各外电极和内电极之间施加电场时电子是运动的。电化学电容器还可以包括嵌入导电聚合物层中的碳纳米颗粒的复合材料，其中，复合材料沿着各内电极的内表面沉积在内电极和导电聚合物层之间。
[0006]本公开还描述了一种用于构建电化学电容器的方法。在其它不例中，构建电化学电容器的方法可以包括合成离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物中的一者的电解质混合物。构建电化学电容器的方法还可以包括合成导电聚合物并且将碳纳米颗粒与导电聚合物的一部分合成以制作碳纳米颗粒-导电聚合物(CNP/CP)层。构建电化学电容器的方法还可以包括形成层压板，其中，层压板由两个内电极和两个外电极、电解质混合物、导电聚合物混合物、CNP/CP层制成。构建电化学电容器的方法还可以包括将层压板卷绕成卷，将内电极电耦合在一起，将外电极电耦合在一起。
[0007]本公开还描述了一种用于对电化学电容器快速充电的方法。用于对电化学电容器快速充电的方法可以包括向两组内电极和外电极施加直流偏压，其中，电耦合的外电极带负电荷并且电耦合的内电极带正电荷。用于对电化学电容器快速充电的方法还可以包括通过由所施加的直流偏压创建的电场，造成沉积在外电极和内电极之间的电解质混合物内的阳离子朝向外电极移动并且电解质混合物内的阴离子朝向内电极移动。用于对电化学电容器快速充电的方法还可以包括氧化沉积在内电极之间的导电聚合物层，并且造成导电聚合物内的电子朝向内电极漂移。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]通过以下描述和所附权利要求书，结合附图，本公开的上述和其它特征将变得更加完整。要理解，这些图仅描绘了根据本公开的若干实施方式，因此不被认为限制其范围，将通过利用附图用附加的特征和细节来描述本公开，其中:
[0009]图1示出电子导电聚合物电容器；
[0010]图2示出处于充电状态的电子导电聚合物电容器；
[0011]图3示出电子导电聚合物电容器的截面图；
[0012]图4示出可以用于形成电子导电聚合物电容器的叠层电极的示例平面图；
[0013]图5是示出可以用于制造如这里公开的示例电子导电聚合物电容器的步骤的流程图；
[0014]图6是可以用于利用图5中说明的处理步骤制造示例电子导电聚合物电容器的自动化机器的框图；
[0015]图7示出可以用于控制图6的自动化机器或者类似的制造设备制造如这里公开的示例电子导电聚合物电容器的通用计算装置；
[0016]全部都根据如这里描述的至少一些实施方式而配置。
【具体实施方式】
[0017]在以下的详细说明中，参考构成说明的一部分的附图。在附图中，除非上下文另有规定，否则相似的符号通常标识相似的组件。在详细说明、附图以及权利要求书中说明的示意实施方式不意图限制。在不偏离这里呈现的主题的精神或者范围的情况下，可以利用其它实施方式并且可以进行其它改变。将会容易地理解，如这里所概括地描述的以及图中所示的，本公开的各方面可以以各种各样不同的结构配置、代替、合并、分离并且设计，在此对其都进行了明确的考虑。
[0018]本公开总体涉及与制造并且使用用于为高速电力提取而储存大电荷密度并且快速充电和放电的电子导电聚合物电容器相关的构成、方法、设备、系统、装置和/或计算机程序产品、以及其它等。
[0019]简言之，电子导电聚合物电容器可以在电极之间并入嵌入有碳纳米颗粒的导电聚合物混合物，以与传统的电解电容器相比，快速地充电并且储存大量电荷。这样的电容器可以由层压板构成，该层压板包括内电极和外电极、内电极和外电极之间的电解质混合物、导电聚合物混合物、嵌入在内电极之间的导电聚合物中的碳纳米颗粒的复合混合物的各层。层压板可以卷绕成卷并且内电极和外电极电耦合。在施加电场时，电解质混合物内的阳离子朝向外电极移动并且阴离子朝向内电极移动。此外，内导电聚合物层被电离或者氧化，使得电子朝向内电极移动以沉积在储存有电荷的高比表面积碳纳米颗粒上。
[0020]图1示出根据这里描述的至少某些实施方式所配置的电子导电聚合物电容器装置(电容器)。如图示100中所示，电子导电聚合物电容器可以构建为具有外电极102、电解质混合物104、内电极106、导电聚合物混合物110、嵌入在导电聚合物中的碳纳米颗粒的复合混合物108 (CNP/CP)的各层的层压板。
[0021]图示100示出在连接直流偏压并且跨电容器施加电场之前处于未充电状态的叠层电子导电聚合物电容器。根据某些实施方式，电容器可以包括两对电极:一对外电极102以及一对内电极106。电极可以由诸如铝、钽、钛或者类似金属或者金属合金的金属材料组成，并且具有在从大约10微米到大约50微米的范围内变化的厚度。该对外电极102电耦合在一起，并且该对内电极106电I禹合在一起。在充电模式中，可以对电容器施加电场以使得外电极102带负电荷并且内电极106带正电荷。在其它实施方式中，可以使电极的表面纹理化(texturize)以增大用于累积电荷的面积。可以使用诸如化学或者等离子蚀刻的各种技术使表面纹理化，以便在电极的表面上产生孔直径在从大约I纳米到大约999纳米的范围内变化的孔。
[0022]如图示100中进一步所示，在各个内电极106与相对应的外电极102之间可以沉积电解质混合物104。电解质混合物104可以有效地在电极之间形成具有在从大约I微米到大约100微米的范围内的厚度的层(在固化或凝固时)。电解质混合物104可以以液体状态沉积在内电极与外电极之间并且可以被处理以在内电极106与外电极102之间形成固态电解质层。根据某些实施方式，电解质混合物104可以包括离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、离子盐或离子混合物。离子导电聚合物例如可以是具有在从大约IO5到大约IO7的范围内的分子率的聚环氧乙烷。离子盐或者离子盐混合物可以包括一种或者多种类型的阳离子112以及一种或者多种类型的阴离子114，其中阳离子可以是1^+、他+、順4或者NR4+,并且阴离子可以是ClO4' RSO3-或者BF4-,其中在两种情况下R都表示碳氢化合物。根据其它实施方式，电解质中的盐或者盐混合物的浓度可以与导电聚合物层中的最大电子输出或者电子电荷载流子的可能数量相 匹配，以便实现最大充电容量。如图示100中所示，在未充电状态中，聚合物电解质混合物的阳离子112和阴离子114可以在电解质层中随机分布。
[0023]导电聚合物或者半导电聚合物层(CP层)110可以沉积在两个内电极106之间作为层压板的中心层。导电聚合物层110可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。导电聚合物层110可以提供原子的电离，以使得在由于施加的电压而跨电容器生成电场时可以使电子运动。根据某些实施方式，导电聚合物可以包括来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物。如图示100中所示，在未充电状态中，导电聚合物层110处于中性可电离状态。
[0024]碳纳米颗粒可以嵌入到导电聚合物层110中以沿着各个内电极106的内表面形成碳纳米颗粒-导电聚合物(CNP/CP)层108。可以嵌入到导电聚合物层110中的碳纳米颗粒可以具有在从大约10纳米到大约100纳米的范围内的平均直径。碳纳米颗粒可以分散在整个CNP/CP层108中，有效地提供用于聚集并且储存相对于传统电解电容器的大量电子电荷的大表面积。CNP/CP层108可以具有从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。在未充电的状态中，碳纳米颗粒可以处于在表面具有最少电荷的中性状态。
[0025]图2示出根据这里描述的至少某些实施方式的配置为充电状态中的电子导电聚合物电容器。在图示200中，示出的电容器具有施加至电极的直流偏压202，其跨电容器生成电场，造成对电容器充电。如前所述，外电极102电耦合在一起并且内电极106电耦合在一起。可以将直流偏压202施加至内电极106和外电极102这两组，以使得电耦合的外电极102带负电荷并且电耦合的内电极106带正电荷。在直流偏压202跨电容器的电极的情况下，在电解质层104内的阳离子112和阴离子114可能被吸引向电极。阳离子112可以有效地累积在带负电荷的外电极102上并且阴离子114可以有效地累积在带正电荷的内电极106上。
[0026]除了阳离子和阴离子在相对应的内外电极对之间的移动以外，导电聚合物层110可以由于所施加的电场而被电离，在导电聚合物中释放出电子载流子。用于生成使导电聚合物电离的电场的电压为θν=Ιε-Φπι，其中I。是聚合物的电离能并且Φπι是相邻电极的功函数。对于铝电极以及大多数导电聚合物，电压可以在2V以上。接着由于导电聚合物的电离，在所有的界面处都形成导致的双电层。随着导电聚合物材料内所释放的电子从导电聚合物层朝向内电极106流动，电子可能变得附着到CNP/CP层108的碳纳米颗粒的多孔表面，造成CNP/CP层108内的净负电荷以及内导电聚合物层110中的净正电荷。当从电容器将直流偏压202去耦合时，电子电荷的大部分可以留在碳纳米颗粒上作为一种形式的储存倉tfi。
[0027]可以如下估计用于示例场景的可实现的能量密度。导电聚合物层的体积可以为Icm3并且可以在由于所施加的电场而电离时能够生成IO1Vcm3-1O1Vcm3的运动电子。接着这些运动电子累积在碳纳米颗粒的多孔表面上，相当于大约I库仑/cm3 (1C=6.241018e_)。能量=1/2QV以及所施加的电压使电容器达到4V的电位。与此充电相关联的能量为l/2QV=l/2 IC.4V=2J。假定电解质聚合物的体积为Icm3并且电极的体积是可忽略的，则总体积为2cm3并且总能量密度为2J/2cm3=lJ/cm3。
[0028]图3示出根据这里描述的至少某些实施方式的电子导电聚合物电容器的截面图。图示300中的横截面图示出作为根据某些实施方式而配置的层压板的电子导电聚合物电容器的构造。根据其它实施方式，电容器可以使用刚性材料(例如电极)取代层压板来构建。在示出的示例构造中，电子导电聚合物电容器可以制造为层压板，该层压板包括以下层:两个内电极106、两个外电极102、电解质层104、导电聚合物层110、CNP/CP层108层。层压板可以卷绕成圆柱卷，内电极106电耦合在一起并且外电极102电耦合在一起。可以利用包括与在卷对卷工艺中将各层棍压(calender)到一起相结合的刮刀涂布(doctor-blading)技术的工业层压工艺来装配层压板。在根据实施方式装配层压板的层之前，可以首先合成电解质混合物、导电聚合物混合物以及CNP/CP混合物。
[0029]电解质混合物可以通过混合离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物之一而合成。电解质混合物可以在例如为Y-丁内酯或者环戊酮的非质子溶剂中合成，达到在从大约50厘泊到大约500厘泊的范围内的粘度。根据其它实施方式，电解质混合物中的离子盐或离子盐混合物的浓度可以设置为与导电聚合物混合物中所包含的最大潜在电荷最优地匹配，以便实现最大储存容量。在一些实现中，离子盐或离子盐混合物可以包括诸如Li+、Na+、NH4和NR4+的一种或者多种阳离子(其中R表示碳氢化合物)以及诸如C104_、RS03_和BF4_的至少一种阴离子(其中R表示碳氢化合物)。
[0030]用于导电聚合物混合物的材料可以通过混合来自聚噻吩、聚卩比咯、聚吡唆、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物而合成。根据其它实施方式，可以在非质子溶剂中将聚合物混合到一起，达到在从大约50厘泊到大约500厘泊的范围内的粘度。碳纳米颗粒-导电聚合物混合物可以通过将具有在从大约10纳米到大约100纳米的范围内的平均直径的碳纳米颗粒嵌入在导电聚合物混合物的一部分内来合成。在又一实施方式中，可以将电极102、106的内表面纹理化以产生大小从大约I纳米到大约999纳米变化的孔，以便进一步增大用于聚集电解质混合物的阳离子和阴离子的表面积。
[0031]根据某些实施方式，可以通过利用刮刀涂布技术将两个外电极102之一铺展(spread)到辊上并且接着将电解质混合物104的层铺展到第一外电极的表面上来装配层压板。可以将两个内电极106中的第一个铺展到辊上，并且可以将第一内电极106与被覆(coat)有电解质混合物的外电极辊压以将它们接合到一起，得到电解质层104夹在两个电极之间的薄层压膜。可以将第一薄层压膜加热至指定温度，以便为了机械稳定性而去除任何溶剂。指定温度可以是可以在从大约50摄氏度到大约100摄氏度的范围内的任何合适的温度。根据其它实施方式，在烘烤第一层压膜后，可以利用刮刀涂布法用CNP/CP层108覆盖内电极106，并且为了机械稳定性可以再次加热膜。用于刮刀的刮刀涂布法通过在表面上方连续地移动扁平柔性刮刀以散布物质并且移除任何多余的材料来将薄层材料覆盖或铺展在表面上。接着可以利用刮刀涂布法将导电聚合物混合物铺展到CNP/CP层108的表面上，并且可以再次加热层压膜。可以通过将第二层碳纳米颗粒-导电聚合物混合物铺展到导电聚合物层110上、接着将两个内电极106中的第二个辊压至已装配的层压膜的碳纳米颗粒-导电聚合物混合物层并且烘烤，来进一步装配层压板。最后可以将第二层电解质混合物铺展到层压膜上的第二内电极的表面上，并且接着可以将两个外电极102中的第二个与已装配的层压膜的被覆有电解质的内电极辊压。可以最后一次加热层压膜，得到包括第一外电极、第一电解质层、第一内电极、第一 CNP/CP层、中心导电聚合物层、第二 CNP/CP层、第二内电极、第二电解质层、第二外电极的完整的层压膜电子导电聚合物电容器。
[0032]根据某些实施方式，电解质层可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。CNP/CP层和导电聚合物中心层可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。内电极和外电极可以具有在从大约10微米到大约50微米的范围内变化的厚度。然而，实施方式不限于这些范围，并且可以利用这里描述的原理，以其它厚度的层来实现离子电子导电聚合物电容器。在完成对层压膜电子导电聚合物电容器的装配后，可以将层压板卷绕成圆柱卷，并且内电极电耦合在一起，外电极电耦合在一起。
[0033]图4示出根据这里描述的至少某些实施方式配置的可以用于形成电子导电聚合物电容器的叠层电极的示例平面图。图示400的平面图示出内电极404在一起的示例耦合以及外电极402在一起的示例耦合。在将层压板卷绕成卷的连续卷绕期间，外电极402可彼此接触以电耦合。根据某些实施方式，在内电极404上可以形成可以延伸超出卷的边缘的一个或者多个延伸突出部(tab)406。通过将内电极404的延伸突出部406附接到一起，可以使内电极彼此接触以电耦合。
[0034]示例实施方式还可包括制造如这里所描述的电子导电聚合物电容器的方法。这些方法可以以包括这里所描述的结构的任意种方式实施。一种这样的方式是利用本公开中所描述的类型的装置的机器操作。另一可选方式是方法的各个操作中的一个或者多个与执行操作中的一些的一个或者多个人类操作员协作执行，而其它操作由机器执行。这些人类操作员不需要彼此配合，而各操作员可以只与执行部分程序的机器配合。在其它示例中，可以诸如通过机器自动化的预选择出的标准将人的交互自动化。
[0035]图5是示出根据这里描述的至少某些实施方式的可以用于制造示例电子导电聚合物电容器的操作的流程图。在各种示例中，制造电子导电聚合物电容器的方法可以包括合成包括电解质混合物、导电聚合物混合物、嵌入在导电聚合物中的碳纳米颗粒的复合材料(碳纳米颗粒-导电聚合物混合物)的多种混合物。制造电子导电聚合物电容器的方法还可以包括通过将电解质混合物、导电聚合物混合物、碳纳米颗粒-导电聚合物混合物与电极层叠来制作分层的层压板。在已装配了分层的层压板后，可以将层压板卷绕成卷以形成圆柱电子导电聚合物电容器，并且外电极稱合在一起，内电极稱合在一起。
[0036]特别地，图5示出可以由诸如图7中的装置700的计算装置或者诸如图6的制造控制器690的专用控制器所控制的制造电子导电聚合物电容器的示例方法。因此，控制器装置510可以体现为适于执行存储在计算机可读取介质520中的用于控制方法执行的指令的计算装置700、制造控制器690或者类似的装置。制造电子导电聚合物电容器的处理可以包括由框522、524、526和/或528中的一个或者多个所示出的一个或者多个操作、功能或者动作。
[0037]一些示例处理可以以操作522 “合成电解质材料”开始。操作522可以例如由图6的复合机692来进行。在操作522，制造控制器690可以配置为根据用于混合电解质混合物的一个或者多个预定参数来指示(例如，通过一个或者多个控制信号)复合机692。用于混合电解质混合物的示例参数可以是由经过的时间或者诸如粘度、温度或者混合的离子盐或盐混合物的浓度的某些物理特性表示的混合程度。操作522可以持续到已实现用于混合电解质混合物的预定参数为止，例如，混合已进行了实现离子盐的期望分散和浓度的充分长度的时间。
[0038]操作522后可以进行操作524 “合成导电聚合物和CNP/CP混合物”。可以例如由图6的复合机692来执行操作524。在操作524，制造控制器690可以配置为利用用于混合导电聚合物混合物的预定参数来指示(例如，通过一个或者多个控制信号)复合机692，其中参数例如是由经过的时间或者诸如粘度、温度或者聚合物和嵌入的碳纳米颗粒的同质性的某些物理特性表示的混合程度。操作524可以持续直到已实现用于混合导电聚合物混合物的预定参数为止，例如，混合已进行了实现碳纳米颗粒在导电聚合物中的期望分散的充分长度的时间。
[0039]操作524后可以进行可选的操作526 “将电极与电解质、导电聚合物和CNP/CP层层压”。操作526可以例如由图6的层压机694执行。在操作526，制造控制器690可以配置为指示(例如，通过一个或者多个控制信号)层压机694以诸如厚度和烘烤温度的参数利用刮刀涂布技术和辊方法装配层压板。操作526可以指示层压机694通过刮刀涂布法将各个混合物覆盖到表面上并且利用卷对卷工艺将电极辊压到层压膜。操作526还可以指示层压机694将两个内电极表面的突出部延伸到层压膜的边缘外用于后续耦合。
[0040]操作526后可以进行操作528 “使层压的电极卷绕和接触以形成电容器”。操作528可以例如由图6的卷绕和接触机696执行。在操作528，制造控制器690可以配置为指示(例如，通过一个或者多个控制信号)卷绕和接触机696通过将完成的层压板卷绕成圆柱卷来装配圆柱形电容器。在操作528，制造控制器690可以适于指示(例如，通过一个或者多个控制信号)卷绕和接触机696通过将层压板卷绕成卷以造成在各个连续的卷绕期间外电极之间的接触、并且使内电极的延伸突出部接触以用于内电极的电耦合,来使得电极接触。
[0041]在以上描述的图5的处理中包括的操作用于说明目的。制造示例电子导电聚合物电容器的处理可以以更少或者附加操作通过类似处理来实施。在某些示例中，可以以不同的顺序执行操作。在其它一些示例中，可以省去各种操作。在另一些示例中，可以将各种操作划分成附加操作，或者合并在一起成为更少的操作。尽管作为依次有序的操作而说明，但是在某些实施中，各种操作可以以不同的顺序执行，或者在某些情况下，各种操作可以大致同时执行。
[0042]图6是根据这里描述的至少某些实施方式的可以用于利用图5中说明的处理步骤制造示例电子导电聚合物电容器的自动化机器600的框图。如图6中所示，制造控制器690可以例如通过复合机692、层压机694和/或卷绕和接触机696中的一个或者多个与可以配置为执行图5中描述的步骤的机器连接。制造控制器690可以由人控制操作，或者可以通过网络610由远程控制器660指挥。与控制制造电子导电聚合物电容器的不同处理相关联的数据可以存储在数据存储器680和/或从数据存储器680接收。
[0043]以下是利用上面为图5和图6说明的机器和步骤制造电子导电聚合物电容器的示例方法。在不例实施方式中，复合机692可以合成用于在层压板电容器内分层的混合物。复合机692可以配置为合成包括一种或者多种离子盐或盐混合物、具有在从大约IO5到大约IO7的范围内的分子量的离子导电聚合物、碳酸亚丙酯的电解质混合物。复合机692可以通过将电解质混合物中的离子盐或者盐的浓度与导电聚合物混合物中包含的最大潜在电荷相匹配，来大致最大化电容器的充电容量。复合机692可以配置为合成具有允许原子电离以使得电子在施加的电场中将变得运动的结构的导电聚合物混合物。复合机可以配置为根据在聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的类中的聚合物或聚合物的混合物合成导电聚合物层。复合机692还可以配置为通过将碳纳米颗粒嵌入导电聚合物混合物的一部分中以制作碳纳米颗粒在导电聚合物的整个间质中分散的碳纳米颗粒-导电聚合物混合物，来合成复合混合物。复合机可以配置为在非质子溶剂中将各种混合物合成，达到在从大约50厘泊到大约500厘泊的范围内的粘度。
[0044]图7示出可以用于控制图6的自动化机器或者类似的制造设备制造根据这里描述的至少某些实施方式的示例电子导电聚合物电容器的通用计算装置。在基本构造702中，计算装置700通常包括一个或者多个处理器704以及系统内存706。内存总线708可以用于在处理器704与系统内存706之间通信。
[0045]根据期望的构造，处理器704可以是包括但不限于微处理器(μ P)、微控制器(μ C)、数字信号处理器(DSP)或者以上的任意组合的任何类型。处理器704可以包括诸如一级缓存存储器712的一级或多级缓存、处理器核心714以及寄存器716。示例处理器核心714可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核心(DSP核心)或者以上的任意组合。还可以将示例内存控制器718与处理器704 —起使用，或者在一些实施中内存控制器715可以是处理器704的内部部分。
[0046]根据期望的构造，系统内存706可以是包括但不限于易失性存储器(诸如RAM)、非易失性存储器(诸如ROM、闪速存储器等)或以上的任意组合的任何类型。系统内存706可以包括操作系统720、一个或者多个制造控制应用722以及程序数据724。制造控制应用722可以包括配置为控制图6的自动化机器600以及上述的任何其它处理、方法和功能的控制模块726。程序数据724可以包括除其它数据以外、用于控制自动化机器600的各种方面的材料数据728。该描述的基本构造702在图7中通过内虚线以内的那些组件示出。
[0047]计算装置700可以具有附加特征或者功能以及附加接口以便于基本构造702与任何所需装置和接口之间的通信。例如，可以使用总线/接口控制器730以便于基本构造702与一个或者多个数据存储器装置732之间通过存储器接口总线734的通信。数据存储器装置732可以是可移除存储器装置736、不可移除存储器装置738或者其组合。可移除存储器装置和不可移除存储器装置的示例包括(仅举几例)诸如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD)的磁盘装置、诸如高密度盘(CD)驱动器或者数字多功能盘(DVD)驱动器的光盘驱动器、固态驱动器(SSD)以及磁带驱动器。示例计算机存储介质可以包括以用于诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的存储的任何方法或者技术实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。
[0048]系统内存706、可移除存储器装置736和不可移除存储器装置838是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、闪速存储器或者其它存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或者其它磁存储装置、或者可以用于存储期望信息以及可以由计算装置700访问的任何其它介质。任何这样的计算机存储介质都可以是计算装置700的部分。
[0049]计算装置700还可以包括接口总线740以便于通过总线/接口控制器730从各种接口装置(例如输出装置742、外设接口 744以及通信装置766)到基本构造702的通信。示例输出装置742包括图形处理单元748和音频处理单元750，其可以配置为通过一个或者多个A/V端口 752与诸如显示器或者扬声器的各种外部装置通信。示例外设接口 744包括串行接口控制器754或者并行接口控制器756，其可以配置为通过一个或者多个I/O端口 758与诸如输入装置(例如键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置等)或其它外设装置(例如，打印机、扫描仪等)的外部装置通信。示例通信装置766包括网络控制器760，其可以配置为便于经由一个或多个通信端口 764通过网络通信链路与一个或多个其它计算装置762通信。
[0050]网络通信链路可以是通信介质的一个示例。通信介质通常可以由计算机可读指令、数据结构、程序模块、或者诸如载波或其它传输机制的调制数据信号中的其它数据来实现，并且可以包括任何信息传递介质。“调制数据信号”可以是以将信息编码在信号中的方式设置或者改变其特性中的一个或多个的信号。作为例子，但不限于此，通信介质可以包括诸如有线网络或直接线连接的有线介质，以及诸如声音、射频(RF)、微波、红外(IR)和其它无线介质的无线介质。这里使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质两者。
[0051]计算装置700可以实施为包括任何上述功能的物理服务器、虚拟服务器、计算云或者混合装置的一部分。计算装置700还可以实施为包括笔记本电脑和非笔记本电脑构造的个人计算机。此外计算装置700可以实施为联网系统或者实施为通用或专用服务器的部分。
[0052]用于包括计算装置700的联网系统的网络可以包括服务器、客户端、交换机、路由器、调制解调器、互联网服务提供商以及任何适当的通信介质(例如，有线或无线通信)的任何拓扑。根据实施方式的系统可以具有静态或动态的网络拓扑。网络可以包括诸如企业网络(例如LAN、WAN或WLAN)的安全网络、诸如无线开放网络(例如IEEE702.11无线网络)的不安全网络、或者世界范围的网络(例如互联网)。网络还可以包括适于一起操作的多个不同的网络。这样的网络配置为提供在这里描述的节点之间的通信。作为例子但不限于此，这些网络可以包括诸如声音、RF、红外和其它无线介质的无线介质。此外，网络可以是相同网络或者分离网络的部分。
[0053]本公开概括地描述了一种双层电化学电容器。不例的双层电化学电容器可以包括两个内电极和两个外电极，其中在外电极和内电极之间沉积有电解质混合物。示例电化学电容器还可以包括沉积在内电极之间的导电聚合物层，其中在各外电极和内电极之间施加电场时电子是运动的。电化学电容器还可以包括嵌入导电聚合物层中的碳纳米颗粒的复合材料，其中复合材料在内电极与导电聚合物层之间沿着各个内电极的内表面沉积。
[0054]根据一些示例，两个内电极可以电耦合在一起并且两个外电极可以电耦合在一起。内电极和外电极可以由铝构成。内电极和外电极可以具有在从大约10微米到大约50微米的范围内变化的厚度。
[0055]根据其它不例，在对电容器充电时可以加偏压于内电极和外电极，以使得外电极可以带负电荷并且内电极可以带正电荷。可以使内电极和外电极纹理化，具有大小从大约I纳米到大约999纳米变化的孔，以便增大电极表面积。根据其它示例，电解质混合物层可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。电解质混合物可以包括离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物之一。
[0056]根据又一些示例，离子导电聚合物可以包括具有在从大约IO5到大约IO7的范围内的分子量的聚环氧乙烷。离子盐或离子混合物可以包括来自Li+、Na+、NH4和NR4+的组的至少一种阳离子(其中R表示碳氢化合物)，以及来自ClO4'RSO3-和BF4-的组的至少一种阴离子(其中R表示碳氢化合物)。在各种示例中，电解质混合物中离子盐或者离子混合物的浓度可以与导电聚合物层中的最大电子电荷相匹配以实现最大电荷储存容量。
[0057]在其它示例中，导电聚合物层可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。导电聚合物层可以包括来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物。碳纳米颗粒可以具有在从大约10纳米到大约100纳米的范围内的平均直径。
[0058]本公开还描述了用于构建电化学电容器的方法。在一些不例中，构建电化学电容器的方法可以包括合成离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物之一的电解质混合物。构建电化学电容器的方法还可以包括合成导电聚合物并且将碳纳米颗粒与导电聚合物的部分合成以制作碳纳米颗粒-导电聚合物(CNP/CP)层。构建电化学电容器的方法还可以包括制作层压板，其中层压板由两个内电极和两个外电极、电解质混合物、导电聚合物混合物以及CNP/CP层组成。构建电化学电容器的方法还可以包括将层压板卷绕成卷，将内电极电稱合在一起并且将外电极电稱合在一起。
[0059]根据其它示例，构建电化学电容器的方法可以包括形成内电极的超出卷的边缘的一个或者多个延伸突出部，并且通过将突出部附接至卷的内表面上使内电极耦合。用于构建电化学电容器的方法还可以包括通过在非质子溶剂中混合离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物之一以达到在从大约50厘泊到大约500厘泊的范围内的粘度，来合成电解质混合物。方法还可以包括利用由Y-丁内酯或者环戊酮构成的非质子溶剂。
[0060]根据其它示例，离子盐或离子混合物可以包括来自Li+、Na+、NH4和NR4+的组的至少一种阳离子(其中R表示碳氢化合物)，以及来自ClO4'RSO3-和BF4-的组的至少一种阴离子(其中R表示碳氢化合物)。该方法还包括将电解质混合物中离子盐或者离子混合物的浓度与导电聚合物层中的最大电子电荷相匹配以实现最大电荷储存容量。
[0061]根据又一些示例，用于构建电化学电容器的方法可以包括通过在非质子溶剂中将来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物混合在一起、达到在从大约50厘泊到大约500厘泊的范围内的粘度，来合成导电聚合物材料。电解质混合物层可以具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度。
[0062]根据一些示例，方法可以包括用具有在从大约10纳米到大约100纳米的范围内的平均直径的碳纳米颗粒形成CNP/CP层和/或沉积具有在从大约I微米到大约100微米的范围内变化的厚度的导电聚合物层。可以将内电极和外电极纹理化以具有大小从大约I纳米到大约999纳米变化的孔，以便增大表面积。
[0063]用于构建电化学电容器的方法还可以包括将外电极中的第一个铺展在辊上、使用刮刀涂布法将电解质混合物层铺展在第一外电极的表面上、将内层电极中的第一个铺展在辊上、将第一内电极与被覆有电解质混合物的第一外电极辊压以接合、用电解质中心层和电极外层制作薄层压膜并且烘烤薄层压膜。可以利用刮刀涂布法将CNP/CP混合物层铺展到第一内电极的表面上、将薄层压膜加热、利用刮刀涂布法将导电聚合物混合物层铺展到覆盖第一内电极的CNP/CP层的表面上。此外，可以将薄层压膜加热、利用刮刀涂布法将CNP/CP混合物层铺展到导电聚合物混合物的表面上、将第二内电极辊压至薄层压膜的CNP/CP层、将薄层压膜加热并且利用刮刀涂布法将电解质混合物层铺展到第二内电极的表面。
[0064]根据其它不例，用于构建电化学电容器的方法可以包括将第二外电极与被覆有电解质的第二内电极辊压以接合，用第一外电极、电解质混合物层、第一内电极、CNP/CP层、内导电聚合物层、第二碳CNP/CP层、第二内电极、第二电解质混合物层以及第二外电极制作
第二薄层压膜，并烘烤第二薄层压膜。
[0065]本公开还描述了一种用于对电化学电容器快速充电的方法。用于对电化学电容器快速充电的方法可以包括对内电极和外电极这两组施加直流偏压，其中电耦合的外电极带负电荷并且电耦合的内电极带正电荷。用于对电化学电容器快速充电的方法还可以包括，通过由施加的直流偏压所创建的电场，使得沉积在外电极和内电极之间的电解质混合物内的阳离子朝向外电极移动并且电解质混合物内的阴离子朝向内电极移动。用于对电化学电容器快速充电的方法还可以包括电离或氧化沉积在内电极之间的内导电聚合物层，并且使得在导电聚合物内的电子朝向内电极漂移。
[0066]根据一些示例，方法可以包括使得电子在向内电极的途中沿内电极的表面沉积到嵌入在导电聚合物层的部分中的碳纳米颗粒的表面上。碳纳米颗粒可以具有在从大约10到大约100纳米的范围内的平均直径。方法还可以包括去除直流偏压，使得电子留在碳纳米颗粒上作为储存的能量。电解质混合物可以包括离子导电聚合物、碳酸亚丙酯、以及离子盐或离子混合物之一。
[0067]根据一些示例，离子盐或离子混合物可以包括来自Li+、Na+、NH4和NR4+的组的至少一种阳离子(其中R表示碳氢化合物)，以及来自ClO4'RSO3-和BF4-的组的至少一种阴离子(其中R表示碳氢化合物)。可以将电解质混合物中离子盐或者离子混合物的浓度与导电聚合物层中的最大电子电荷相匹配以实现最大电荷储存容量。导电聚合物层可以包括来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物。
[0068]除非明确指定单数，否则这里使用的“一”是指“一个或多个”。因此，例如，对“基”的引用包括两个或多个基的混合以及单个基。
[0069]如这里所使用的，在本领域中的普通技术人员应当理解“大约”的意思，并且“大约”将根据其所使用的背景在一定程度上变化。如果存在该术语的使用对于本领域中普通技术人员不清楚的情况，考虑到其使用的背景，“大约”将是指特定术语的至多、加或者减10%。
[0070]术语“可选的”和“可选地”是指随后描述的情况可能或者可能不发生，以使得描述包括情况发生的场合和情况不发生的场合。
[0071]在系统的方面的硬件实现和软件实现之间几乎不存在差别；使用硬件或者软件通常是(但不总是，因为在某些背景下在硬件和软件之间的选择可能变得重要)表示成本与效率的权衡的设计选择。存在可以影响这里描述的处理和/或系统和/或其它技术的各种媒介(例如，硬件、软件和/或固件)，并且优选的媒介将会随着部署处理和/或系统和/或其它技术的背景而变化。例如，如果实施者确定速度和精度最重要，实施者可以选择主要为硬件和/或固件媒介；如果灵活性最重要，实施者可以选择主要为软件的实施；或者，作为替代，实施者可以选择硬件、软件和/或固件的某种组合。
[0072]以上详细描述已通过使用框图、流程图和/或示例阐述了装置和/或处理的各种实施方式。在这样的框图、流程图和/或示例包含一个或多个功能和/或操作的范围内，本领域内的技术人员将会理解在这样的框图、流程图和/或示例中的各个功能和/或操作可以单独地和/或共同地通过范围广泛的硬件、软件、固件或者实质上以上的任何组合实施。在一个实施方式中，这里所描述的主题的若干部分可以通过专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成形式实施。然而，本领域中的技术人员将认识到这里公开的实施方式的某些方面在全部或者部分上可以在集成电路中等同地实施为在一个或者多个计算机上运行的一个或者多个计算机程序(例如，作为在一个或者多个计算机系统上运行的一个或者多个程序)、实施为在一个或者多个处理器上运行的一个或者多个程序(例如，作为在一个或者多个微处理器上运行的一个或者多个程序)、实施为固件或者实施为实质上以上的任何组合，并且鉴于本公开，设计电路和/或编写软件和/或固件的代码完全处于本领域中技术人员的能力范围内。
[0073]本公开不限于在本申请中描述的旨在示出各种方面的特定实施方式。对于本领域中技术人员来说应当明显的是，能够在不偏离其精神和范围的情况下进行许多修改和变形。除了这里所列举的以外，在本公开的范围内的功能等同的方法和设备对于本领域中技术人员来说根据之前的描述应当是明显的。这样的修改和变形旨在落在所附权利要求书的范围内。本公开仅由所附权利要求书的条款以及这些权利要求书的权利等价物的完整范围所限定。应当理解，本公开不限于显然能够变化的特定的方法、系统或者组件。还应当理解，这里使用的术语仅用于描述特定实施方式的目的，并且不旨在限制。
[0074]此外，本领域中的技术人员将会认识到这里描述的主题的机制能够作为程序产品以各种形式发布，并且这里描述的主题的示意实施方式的应用与用于实际执行发布的信号承载介质的特定种类无关。信号承载介质的示例包括但不限于以下:诸如软盘、硬盘驱动器、高密度盘(⑶)、数字多功能盘(DVD)、数字磁带、计算机存储器等的可记录型介质；以及诸如数字和/或模拟通信介质(例如光纤电缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)的传输类型介质。
[0075]本领域中的技术人员将认识到，以这里提出的方式描述装置和/或处理并且其后利用工程实践将如此描述的装置和/或处理集成为数据处理系统在本领域中是常见的。即，通过合理数量的试验可以将这里描述的装置和/或处理的至少部分集成为数据处理系统。本领域中的技术人员将认识到，典型的数据处理系统一般包括以下的一个或多个:系统单元壳体、视频显示装置、诸如易失性和非易失性存储器的存储器、诸如微处理器和数字信号处理器的处理器、诸如操作系统、驱动器、图形用户界面以及应用程序的计算实体、诸如触摸板或屏幕的一个或多个交互装置、和/或包括反馈回路的控制系统。
[0076]可以利用诸如通常出现在数据计算/通信和/或网络计算/通信系统中的任何适合的市场上可买到的组件实施典型的制造系统。这里描述的主题有时示出在不同的其它组件中所包含的或者与不同的其它组件相连接的不同组件。应当理解，如此描述的架构只是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它架构。从概念上讲，组件的实现相同功能的任何配置是以使得实现所要的功能的方式有效地“相关联的”。因此，可以将这里结合以实现特定功能的任何两个组件视为彼此“相关联”以使得实现所要的功能，而不管架构或中间组件。相似地，这样相关联的任何两个组件也可以视为彼此“可操作地相连接”或者“可操作地相耦合”以实现所要的功能，并且能够如此相关联的任何两个组件也可以视为彼此“可操作地可耦合”以实现所要的功能。可操作地可耦合的特定例子包括但不限于物理可连接的和/或物理交互组件和/或无线可交互和/或无线交互组件和/或逻辑交互和/或逻辑可交互组件。
[0077]关于这里基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员能够以对于背景和/或应用适当的方式从复数解释成单数和/或从单数解释成复数。为清楚起见，各种单数/复数排列可以清楚地列在这里。
[0078]本领域技术人员将会理解，一般地，这里使用的术语并且特别是在随附权利要求书中的术语(例如，随附权利要求书的正文)一般旨在为“开放的”术语(例如，术语“包括”应当解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当解释为“至少具有”，术语“包含”应当解释为“包含但不限于”等)。本领域技术人员还将理解，如果意图特定数量的提出的权利要求详述，这样的意图将在权利要求中明确地叙述，并且在不存在这样的详述的情况下，不存在这样的意图。例如，为帮助理解，以下随附权利要求书可能包含介绍性短语“至少一个”和“一个或多个”的使用以引入权利要求详述。然而，使用这样的短语不应当被解释为暗示以“一”引入的权利要求详述将包含这样引入的权利要求详述的任何特定的权利要求限制为只包含一个这样的详述的实施方式，即使是在相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”的词(例如，“一”应当被解释为指“至少一个”或“一个或多个”)的情况下；相同道理对于使用定冠词引入权利要求详述的情况也成立。此外，即使在明确地表述了引入的权利要求详述的特定数量的情况下，本领域中的技术人员也将认识到这样的详述应当解释为是指至少表述的数量(例如，在没有其它修饰语的情况下，仅是“两个详述”的表述是指至少两个详述或者两个或更多详述)。[0079]此外，在使用类似于“A、B和C等中的至少一个”的惯例的情况下，通常这种构造的目的是本领域技术人员将会理解该惯例的含义(例如，“具有A、B和C中的至少一个的系统”将包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C等的系统)。本领域技术人员还将会理解，呈现两个或更多可供选择的术语的几乎任何转折性词语和/或短语，不管是在说明书、权利要求书或附图中，都应当被理解为考虑包括术语之一、术语的任何一个或者两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
[0080]此外，在以马库什组的方式描述的本公开的特征或方面，本领域技术人员将认识到本公开由此还以马库什组的任何单独成员或成员的子组的方式描述。
[0081]正如本领域技术人员所能理解的，为了任何及所有目的，诸如就提供书面说明书而言，这里所公开的全部范围还包含任何和全部子范围以及子范围的组合。任何列出的范围都能够被容易地认定为充分地描述并且使得同一范围被分解为至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作为非限制性示例，这里讨论的各个范围可以被容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。正如本领域技术人员所能理解的，诸如“上至”、“至少”、“大于”、“小于”等的全部表达方式包括所表述的数量并且是指随后能够被分解为如上所讨论的子范围的范围。最后，正如本领域技术人员所能理解的，范围包括各个单独的成员。因此，例如，具有1-3个单元的组是指具有I个、2个或3个单元的组。相似地，具有1-5个单元的组是指具有I个、2个、3个、4个或5个单元的组,等等。
[0082]尽管这里已公开了各种方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对于本领域技术人员也是明显的。这里公开的各种方面和实施方式旨在说明并且不在于限制，所附权利要求书表示真实的范围和精神。
【权利要求】
1.一种电化学电容器,所述电化学电容器包括: 两个外电极； 两个内电极； 电解质混合物，其布置在所述外电极与所述内电极之间； 导电聚合物层，其沉积在所述两个内电极之间并且配置为使得当在各所述外电极和所述内电极之间施加电场时电子是运动的；以及 碳纳米颗粒的复合材料，其嵌入所述导电聚合物层中，其中，所述复合材料沿着所述内电极的内表面沉积在所述内电极与所述导电聚合物层之间。
2.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述两个内电极电耦合在一起并且所述两个外电极电稱合在一起。
3.根据权利要求1所述的电化学电容器，所述内电极和所述外电极包括铝。
4.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述内电极和所述外电极具有在从大约10微米至大约50微米的范围内变化的厚度。
5.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，在对所述电容器充电时加偏压于所述内电极和所述外电极，使得所述外电极带负电荷并且所述内电极带正电荷。
6.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述内电极和所述外电极被纹理化成具有大小从大约I纳米至大约999纳米变化的孔，以便增大表面积。
7.根据权利要求1所述的`电化学电容器，其中，所述电解质混合物层具有在从大约I微米至大约100微米的范围内变化的厚度。
8.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述电解质混合物包括离子盐或离子混合物中的一种、离子导电聚合物以及碳酸亚丙酯。
9.根据权利要求8所述的电化学电容器，所述离子导电聚合物包括具有在从大约IO5至大约IO7的范围内的分子量的聚环氧乙烷。
10.根据权利要求8所述的电化学电容器，其中，所述离子盐或所述离子混合物包括来自Li+、Na+、NH4和NR4+的组的至少一种阳离子，其中R代表碳氢化合物，并且包括来自ClO4'RSOf和BF^的组的至少一种阴离子，其中R代表碳氢化合物。
11.根据权利要求8所述的电化学电容器，其中，所述电解质混合物中的所述离子盐或者所述离子混合物的浓度与所述导电聚合物层中的最大电子电荷匹配，以实现最大电荷储存容量。
12.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述导电聚合物层具有在从大约I微米至大约100微米的范围内变化的厚度。
13.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述导电聚合物层包括来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物。
14.根据权利要求1所述的电化学电容器，其中，所述碳纳米颗粒具有在从大约10纳米至大约100纳米的范围内的平均直径。
15.—种构建电化学电容器的方法,所述方法包括: 合成包括离子盐或离子混合物中的一种、离子导电聚合物以及碳酸亚丙酯的电解质混合物；合成导电聚合物； 将碳纳米颗粒与所述导电聚合物的一部分合成，以制作碳纳米颗粒-导电聚合物(CNP/CP)层； 制作层压板，所述层压板包括两个内电极和两个外电极、所述电解质混合物、导电聚合物混合物以及所述CNP/CP层； 将所述层压板卷绕成卷；以及 将所述内电极电稱合在一起并且将所述外电极电稱合在一起。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括: 形成所述内电极的超出所述卷的边缘的一个或者多个延伸突出部；以及 通过将所述突出部附接到所述卷的内表面上来使所述内电极耦合。
17.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括:通过在非质子溶剂中混合离子盐或离子混合物中的一种、离子导电聚合物以及碳酸亚丙酯达到从大约50厘泊至大约500厘泊的范围内的粘度，来合成所述电解质混合物。
18.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括:使用由Y-丁内酯或者环戊酮组成的非质子溶剂。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述离子盐或所述离子混合物包括来自Li+、Na+、NHJP NR4+的组的至少 一种阳离子，其中R代表碳氢化合物，并且包括来自C104_、RS03_和BF4^的组的至少一种阴离子，其中R代表碳氢化合物。
20.根据权利要求17所述的方法，所述方法还包括:将所述电解质混合物中的所述离子盐或者所述离子混合物的浓度与所述导电聚合物层中的最大电子电荷匹配，以实现最大电荷储存容量。
21.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括:通过在非质子溶剂中将来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物混合在一起、达到从大约50厘泊至大约500厘泊的范围内的粘度，来合成导电聚合物材料。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，电解质混合物层具有在从大约I微米至大约100微米的范围内变化的厚度。
23.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括:利用具有从大约10纳米至大约100纳米的范围内的平均直径的碳纳米颗粒形成所述CNP/CP层。
24.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括:沉积具有在从大约I微米至大约100微米的范围内变化的厚度的导电聚合物层。
25.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括:将所述内电极和所述外电极纹理化，使其具有大小从大约I纳米至大约999纳米变化的孔，以便增大表面积。
26.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括: 将所述外电极中的第一外电极铺展在辊上； 使用刮刀涂布法在所述第一外电极的表面上铺展电解质混合物层； 将内层电极中的第一内电极铺展在辊上； 将所述第一内电极与被覆有电解质混合物的所述第一外电极辊压以接合，制作具有电解质中心层和电极外层的薄层压膜；以及烘烤所述薄层压膜。
27.根据权利要求26所述的方法，所述方法还包括: 使用刮刀涂布法将CNP/CP混合物层铺展到所述第一内电极的表面上； 烘烤所述薄层压膜； 使用刮刀涂布法在覆盖所述第一内电极的CNP/CP层的表面上铺展导电聚合物混合物层； 烘烤所述薄层压膜； 使用刮刀涂布法将CNP/CP混合物层铺展到所述导电聚合物混合物的表面上； 将第二内电极辊压至所述薄层压膜的CNP/CP层； 烘烤所述薄层压膜；以及 使用刮刀涂布法在所述第二内电极的表面上铺展电解质混合物层。
28.根据权利要求27所述的方法，所述方法还包括: 将第二外电极与被覆有电解质的所述第二内电极辊压以接合，制作具有第一外电极、电解质混合物层、第一内电极、CNP/CP层、内导电聚合物层、第二碳CNP/CP层、第二内电极、第二电解质混合物层以及第二外电极的第二薄层压膜；以及烘烤所述第二薄层压膜。
29.—种用于对电化学电容器快速充电的方法,所述方法包括: 向两组内电极和外电极施加直流偏压，使得电耦合的外电极带负电荷并且电耦合的内电极带正电荷；以及 通过由所施加的直流偏压创建的电场， 造成沉积在所述外电极与所述内电极之间的电解质混合物内的阳离子朝向所述外电极移动；造成所述电解质混合物内的阴离子朝向所述内电极移动；对沉积在所述内电极之间的内导电聚合物层进行氧化或电离中的一种；以及造成导电聚合物内的电子朝向所述内电极漂移。
30.根据权利要求29所述的方法，所述方法还包括:造成所述电子在向所述内电极的途中沿所述内电极的表面沉积到嵌入所述导电聚合物层的一部分中的碳纳米颗粒的表面上。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述碳纳米颗粒具有在从大约10纳米至大约100纳米的范围内的平均直径。
32.根据权利要求30所述的方法，所述方法还包括:去除所述直流偏压，使得所述电子留在所述碳纳米颗粒上作为储存的能量。
33.根据权利要求29所述的方法，其中，所述电解质混合物包括离子盐或离子混合物中的一种、离子导电聚合物以及碳酸亚丙酯。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述离子盐或所述离子混合物包括来自Li+、Na+、NHJP NR4+的组的至少一种阳离子，其中R代表碳氢化合物，并且包括来自C104_、RS03_和BF4^的组的至少一种阴离子，其中R代表碳氢化合物。
35.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括:将所述电解质混合物中的所述离子盐或者所述离子混合物 的浓度与所述导电聚合物层中的最大电子电荷匹配，以实现最大电荷储存容量。
36.根据权利要求29所述的方法，其中，所述导电聚合物层包括来自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚 咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的组的一种或者多种聚合物。
【文档编号】H01G11/54GK103597564SQ201180071456
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2011年4月6日 优先权日:2011年4月6日
【发明者】V·卡萨桑塔 申请人:英派尔科技开发有限公司