专利名称：双层电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及双层电容器，它具有两个重叠的电极层，这两个电极层通过一个电绝缘分离层被分隔开。
背景技术：
上述类型的电容器是公知的，其中分离层和电极层是单独元件，它们相互层叠并随后被卷起来。在这里，分离层具有阻止短路的功能。为了制造用于大电能的电容器，如此优化电极，即电极表面被明显扩大。在电极层由碳制成的情况下，这例如是通过使表面活性化而完成的。由碳构成的电极层例如可以以布料的形式被加入电容器中。
已知的电容器具有以下缺点，即它们具有较差的体积利用率。对本领域技术人员来说，体积利用率就是指单位电容器体积内可供使用的电容。由于电极层和分离层分别是独立的元件，所以，它们必须由一种具有一定的最小形状稳定性的材料制成。否则的话，这些层无法相互层叠并且无法以其它方式进行加工。在这里，最小形状稳定性通过例如碳布的适当最小厚度来获得。在各层较厚时，体积利用率降低。
此外，对于叠层体要被卷成卷的情况来说，还存在这样的问题，即在卷取过程中，在各层中形成扭曲，这在电容器卷中造成空隙，由此也降低了体积利用率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供上述类型的电容器，它具有更高的体积利用率。
本发明提出一种双层电容器，它具有两个重叠的电极层，这两个电极层通过一个电绝缘分离层被分隔开。至少其中一个电极层通过涂覆法被涂到分离层上。
本发明电容器的优点是，至少一个电极层和该分离层组合成一个物体。在这里，该电极层是该物体的一体组成部分。由于通过涂覆法被涂到分离层上的这个电极层不再是电容器的独立元件，所以可以将电容器制造成具有小得多的层厚。尤其是，不再需要电极层的很高的固有机械稳定性。借助本发明，例如可以使用厚度小于500微米并最好小于100微米的电极层。
另外，本发明电容器的优点是，电极层不再作为独立部件被放置到分离层上，而是通过涂覆法被涂上去。这样一来，该电极层与分离层间距很小，由此增大了电极层之间的电容。
由于层厚可以较小并且使电极层直接接触分离层，所以，本发明的电容器具有更高的体积利用率。
在本发明的一个有利的实施形式中，至少其中一个电极层含有涂到分离层上的颗粒或纤维。借助颗粒或纤维，为电极层获得了非常大表面，这样的大表面就向高电容电容器所需要的那样。尤其是将纤维用于电极层带来了以下优点，即该电极层可以从它的背对分离层的那侧被更好地接通，这是因为，长度适当的纤维一体横贯电极层的整个厚度范围并由此能避免晶界效应。
此外，电极层由混有适当粘合剂的粉末制成。粘合剂用于在电极层内粘合粉末。作为粘合剂，考虑使用这样的材料，即它们被用于铝电极的涂覆，如聚二氟乙烯。也可以在聚合物基体中加入碳粉。
混有粉末的粘合剂例如可以通过刮涂或通过印刷法如丝网印刷被涂到分离层上。
另一个有利的将电极层涂到分离层上的可行方案是在分离层上静电淀积电极层。电极层的静电淀积具有以下优点，即可以省掉粘合剂或粘结剂。这样一来，与在有粘合剂时出现的老化或由此引起的粘性减弱无关地获得了电容器的长期稳定性。
为了接通电极层，在本发明的另一个有利实施形式中规定，在一个电极层的背对分离层的那面上涂上一个导电接触层，这样一个导电接触层例如由贵金属如银或紧或铝构成。总而言之，所有导电材料都是适用的，它们与电化学双层电容器所用的含离子溶剂相比是稳定的并且经受得起加在电极上的电势，或者这些材料因形成一个保护层而是稳定的。接触层的优点是，它用于更好地接通电极层。接触层可以有利地具有如1微米-20微米的厚度。
在本发明的另一个有利实施形式中，接触层通过蒸镀或喷涂制成。喷涂接触层例如可以通过被本领域技术人员称为金属喷涂的方法来完成。尤其是与静电涂覆电极层有关地，通过蒸镀来涂覆接触层是有利的，因为由此实现了足够牢固地将电极层固定在分离层上并且可以省掉其它粘合剂。此外，接触层也可以促进电极层组成成分的集聚。
为了实现双层电容器，至少其中一个电极层含有碳或其它适用于电化学双层电容器的材料是有利的。另一个这样的材料例如是导电聚合物或者金属氧化物，例如氧化钌或氧化镍。在所有适用于电化学双层电容器的电极层材料中要注意的是，这些材料具有这样的电荷存储机理，即本领域技术人员称其为“伪电容”或“双层电容”。
通过将其中一个电极层设计成是多孔的，可以增大电极层表面并进而增大双层电容器的电容。因此，也提高了体积利用率。如果电极层是碳制的，则可以通过使碳活化来增大表面。此外，在碳中形成孔，这例如可以通过化学方式完成。
为了将本发明的电容器设计用于大电流，至少其中一个电极层覆有一引线层是有利的，该引线层具有高载流能力。作为这样的引线层，例如考虑使用铝箔，它的厚度为10微米-100微米。
此外，为了实现电化学双层电容器，分离层是一个多孔层并且它被一含离子的液体浸湿，这是有利的。这样一来，可以实现电化学双层电容器的典型结构。作为多孔层，例如考虑使用纸或甚至多孔塑料膜。含离子液体例如是乙腈。
在本发明的另一个有利实施形式中，在电极层之间设有两个分离层。每个电极层通过涂覆法被涂在其中一个分离层上。通过在两个不同分离层上涂覆电极层，可以减小由分离层中的孔引起的电极层之间短路的危险。此外，这两个只单面有涂层的分离层容易制造，因为分离层背面的涂覆被省掉了。此外，只单面有涂层的分离层也容易处理，例如在将这些层卷成一卷时。
这些接触层的厚度也可以如此设定，即或许可以放弃一个引线层。
以下，结合实施例和附图来详细说明本发明。
图1以横截面示意图举例表示本发明的一个双层电容器。
图2以横截面示意图举例表示本发明的另一个双层电容器。
图3以横截面示意图表示本发明的双层电容器卷材。
图4以侧视图表示本发明的双层电容器卷材。
具体实施形式图1示出了一个电容器，它有两个电极层2、3，这两个电极层通过一个分离层1被分隔开。分离层1例如可以是厚度为20微米-100微米的多孔塑料膜。30微米的厚度是特别适用的。电极层2、3通过涂覆法被涂到分离层1上。在分离层1的边缘上设有自由边缘8，它们被电极层2、3覆盖住。自由边缘8起到了使电极层2、3相互绝缘的作用，在此，可以借助在电极层2、3之间的延长漏电路径来减小短路危险性。
在电极层2、3表面上，通过蒸镀涂上接触层4。另外，在每个接触层4上设有一个引线层5。此外，图1没有按精确比例示出引线层5和接触层4之间距离。即，在图1所示电容器中，力求获得尽可能最密的层叠。如图1所示，引线层5是如此形成的，即它们在上方或下方突出到层叠体以外并且能例如借助金属喷镀层很容易从外面接通。
图2示出了一个电容器，在这里，图2的附图标记对应于图1的附图标记。图2的电容器的结构基本上与图1的一样。图2的电容器与图1的电容器的区别在于，在电极层2、3之间设有另一个分离层6。在每个分离层1、6上，分别通过涂覆法如刮涂上混有粘合剂的粉末而涂上一个电极层2、3。
由于在电极层2、3之间有第二分离层6，所以，在分离层1、6的每一面上都可以省去如在图1中所需要的两个自由边缘8中的一个。就是说，设置在电极层2、3之间的双层在图2中是图1中的对应单层的两倍厚。这样一来，在两个电极层2、3之间的漏电路径延长了。通过在分离层1、6的每一面上省去一个自由边缘8，进一步提高了电容器的体积利用率。
图3以横截面图示出了借助图4所示的卷绕过程而重叠多层9而形成的卷材11。如图所示，重叠四层9。在这里，每一层9对应于这样的结构，即它就象是两次重叠一个图1所示结构而形成的。
图4示出了借助一个卷轴10将一层9卷成一卷11的情况，该卷材就象是圆柱形对称结构所需要的那样。
本发明不局限于所示实施例，而是其最宽泛形式由权利要求1来限定。
权利要求
1.双层电容器，它具有两个重叠的并通过一个电绝缘层(1)相互分隔开的电极层(2，3)，其中至少一个电极层(2，3)通过涂覆法被涂到分离层(1)上。
2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)包括被涂到分离层(1)上的颗粒或纤维。
3.如权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)由混有适当粘合剂的粉末制成。
4.如权利要求1或2所述的电容器，其特征在于，分离层(1)通过静电被涂上一个电极层(2，3)。
5.如权利要求1-4所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)的背对分离层(1)的那面被涂上一个导电接触层(4)。
6.如权利要求5所述的电容器，其特征在于，接触层(4)通过蒸镀或喷涂制成。
7.如权利要求1-6所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)含有碳或另一种适用于电化学双层电容器的材料。
8.如权利要求7所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)含有导电聚合物或金属氧化物。
9.如权利要求1-8所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)是多孔的。
10.如权利要求1-9所述的电容器，其特征在于，至少其中一个电极层(2，3)被一个具有高载流能力的引线层(5)覆盖。
11.如权利要求1-10所述的电容器，其特征在于，分离层(1)是一多孔层，它被一种含离子的液体浸湿。
12.如权利要求1-11所述的电容器，其特征在于，在电极层(2，3)之间设有两个分离层(1，6)，每个电极层(2，3)通过涂覆法被涂在一个分离层(1，6)上。
13.如权利要求1-12所述的电容器，其特征在于，一个电极层(2，3)的厚度小于500微米。
全文摘要
本发明涉及双层电容器，它具有两个重叠的电极层(2，3)。这两个电极层(2，3)通过一个电绝缘分离层(1)被分隔开。至少其中一个电极层(2，3)通过涂覆法被涂到分离层(1)上。本发明电容器的优点是，通过涂有电极层(2，3)的分离层(1)，可以获得更高的体积利用率。
文档编号H01G9/058GK1479930SQ01820086
公开日2004年3月3日 申请日期2001年12月5日 优先权日2000年12月6日
发明者W·埃尔哈德特, C·韦伯, W 埃尔哈德特 申请人:埃普科斯股份有限公司