电容器及其制作方法与流程

本发明涉及一种电容器及其制作方法，尤其涉及一种具有多孔性基底与电解质组成物的电容器及其制作方法。

背景技术：

电容器具有储存能量的能力，因此被广泛应用在电子产品中。依照不同的介电材料，电容器可分为液态电容器与固态电容器，固态电容的介电材料一般为导电性高分子，而液态电容器的介电材料一般为电解液。

液态电容器在长期使用下，电容器中的电解液会因为温度过热而导致膨胀，容易导致电容器破裂而产生漏液的问题，甚至发生因温度超过电解液沸点而造成爆炸的危险现象。

技术实现要素：

本发明提供一种电容器，其具有多孔性基底与电解质组成物。

本发明提供一种电容器的制作方法，其可制作具有多孔性基底与电解质组成物。

本发明的一实施例的电容器，其包括多孔性基底、电解质组成物以及一对电极。多孔性基底具有多个孔洞。电解质组成物位于多孔性基底的孔洞中，电解质组成物包括电解液以及分散于电解液中的纳米碳材料。所述一对电极分别位于多孔性基底的相对两表面上。

依照本发明实施例所述的电容器，多孔性基底的材料例如是三聚氰胺(melamine)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚氨酯(polyurethane)、聚乙烯(polyethylene)、乙烯-醋酸乙烯共聚合物(ethylene-vinyl acetate copolymer)、热可塑橡胶(thermo plastic elastomer)或聚氯乙烯(polyvinyl chloride)。

依照本发明实施例所述的电容器，以电解质组成物的总重量计，纳米碳材料的含量例如介于1％至10％之间。

依照本发明实施例所述的电容器，纳米碳材料例如是膨胀石墨(expanded graphite)或碳气凝胶(carbon aerogel)。

依照本发明实施例所述的电容器，碳气凝胶包括颗粒尺寸介于3nm至20nm之间的粒子。

依照本发明实施例所述的电容器，碳气凝胶的多孔性例如超过50％。

依照本发明实施例所述的电容器，碳气凝胶的比表面积例如介于400m²/g至1000m²/g之间。

本发明的一实施例的电容器的制作方法是先混合纳米碳材料与电解液，以得到电解质组成物。接着，将多孔性基底浸入电解质组成物中。然后，于干燥后的多孔性基底的相对两表面上形成电极。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，多孔性基底的材料例如是三聚氰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚合物、热可塑橡胶或聚氯乙烯。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，以电解质组成物的总重量计，纳米碳材料的含量例如介于1％至10％之间。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，纳米碳材料例如是膨胀石墨或碳气凝胶。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，碳气凝胶包括颗粒尺寸介于3nm至20nm之间的粒子。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，碳气凝胶的多孔性例如超过50％。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，碳气凝胶的比表面积例如介于400m²/g至1000m²/g之间。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，在将多孔性基底浸入电解质组成物中之后，还包括对浸泡过复合电解液的多孔性基底进行干燥程序。

依照本发明实施例所述的电容器的制作方法，在将多孔性基底浸入电解质组成物之前，还包括对多孔性基底进行清洗程序。

基于上述，在本发明的电容器中，由于多孔性基底与纳米碳材料皆具有高多孔性而具有高的比表面积，因此可以吸附多量的电解液，且因此能够有效地提高电容器的电荷储存能力。此外，由于多孔性基底可以有效地将电解 质组成物吸附在多孔性基底的表面上与孔洞中，因此也可以避免电容器的漏液问题。另外，本发明的电容器可通过将多孔性基底浸泡电解质组成物及在多孔性基底的相对表面上形成电极的程序来制作完成，故制程简单且无需其他复杂的设备即可完成，因此制作成本低。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的电容器的制作流程示意图；

图2为依照本发明实施例所示的电容器的示意图。

具体实施方式

图1为本发明一实施例的电容器的制作流程示意图。请参照图1，首先，进行步骤S100，提供多孔性基底100。多孔性基底100具有多个孔洞，因此具有高的比表面积。多孔性基底100的材料例如是三聚氰胺、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚合物、热可塑橡胶、聚氯乙烯或其他高分子聚合物。

在一实施例中，可选择性地对多孔性基底100进行清洗。可使用丙酮或其他清洗液来清洗多孔性基底100，以去除多孔性基底100的表面上与孔洞内的杂质。但本发明不限于此，也可以对多孔性基底100进行一般常见的清洁处理来去除多孔性基底100的表面上与孔洞内的杂质。

接着，进行步骤S110，将纳米碳材料102加入电解液104中，混合纳米碳材料102与电解液104以使纳米碳材料102均匀分散在电解液104中，以得到电解质组成物106。在此步骤中，所使用的电解液104例如是氢氧化钾、氢氧化钠或硫酸。在一实施例中，纳米碳材料102例如是碳气凝胶。碳气凝胶可具有颗粒尺寸介于3nm至20nm的粒子。碳气凝胶具有多孔的结构，且其多孔性(porosity)可超过50％，因此碳气凝胶具有高的比表面积。在本实施例中，碳气凝胶的比表面积例如介于400m²/g至1000m²/g之间。由于碳气凝胶具有高多孔性及高比表面积，因此可有效地使电解液吸附在碳气凝胶的表面上与孔洞中，且因此能够吸附较多量的电解液。

在另一实施例中，纳米碳材料102例如是膨胀石墨。膨胀石墨具有多孔的结构(即具有高的比表面积)，因此可有效地使电解液吸附在膨胀石墨的表面上与孔洞中，且因此能够吸附较多量的电解液。在其他实施例中，也可使用其他能够大量吸附电解液的纳米碳材料来作为纳米碳材料102。

在本实施例中，以电解质组成物106的总重量计，纳米碳材料102的含量例如是介于1％至10％之间。当纳米碳材料102含量在上述范围内时，可使得电解质组成物106保持有电绝缘及高介电常数的特性，且纳米碳材料102可均匀分散在电解液104中而不会集结成团状。

在此需要说明的是，在本实施例中是先进行步骤S100后再进行步骤S110，但本发明不限于此，在其他实施例中，并不特别限制步骤S100与步骤S110的先后顺序。

之后，进行步骤S120，将多孔性基底100浸入电解质组成物106中。在浸泡电解质组成物106的过程中，电解质组成物106逐渐吸附于多孔性基底100上，以使多孔性基底100的孔洞中以及表面上皆有电解质组成物106的存在。在本实施例中，由于多孔性基底100具有高多孔性而具有高的比表面积，因此可以吸附多量的电解质组成物106。

在本实施例中，在浸泡电解质组成物106之后，也可选择性地对多孔性基底100进行干燥程序。详细来说，可将上述的多孔性基底100放置烘箱中进行烘烤。当然，本发明不限于此，在另一实施例中，可将多孔性基底100静置挥发来进行干燥程序。

接着，进行步骤S130，于多孔性基底100的相对两表面100a、100b上分别形成电极108a、108b(请参照图2)。在本实施例中，在多孔性基底100的相对两表面100a、100b上形成电极108a、108b的方法例如是将电极108a、108b黏附在多孔性基底100的相对两表面100a、100b上。电极108a、108b的材料例如是银、钯或铝。至此，即完成了具有多孔性基底100以及电解质组成物106的电容器10的制作。

在电容器10中，由于多孔性基底100具有高多孔性而具有高的比表面积，因此可吸附多量的电解质组成物106。另外，由于电解质组成物106中的纳米碳材料102也具有高多孔性及高的比表面积，因此也可吸附多量的电解液104。也就是说，在电容器10中，纳米碳材料102与多孔性基底100皆可吸 附多量的电解液104，因此可有效地提高电容器10的电荷储存能力。此外，由于多孔性基底100可以有效地将电解质组成物106吸附在多孔性基底100的表面上与孔洞中，因此也可有效地避免电容器的漏液问题。

此外，本发明电容器可通过先将多孔性基底浸泡在具有纳米碳材料与电解液的电解质组成物中，之后在多孔性基底的相对表面上形成电极来制作完成，故制程简单且无需使用过于复杂的设备，因此制作成本低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。