碳泡沫的外部稳定的制作方法

专利名称：碳泡沫的外部稳定的制作方法
技术领域：
本发明涉及在能量存储装置中碳泡沫的使用，更具体地，本发明涉及在
能量存储装置中碳泡沫集流器(carbon current collector)的外部稳定。
背景技术：
包括例如铅酸蓄电池(lead acid battery )的电化学电池依赖化学反应产 生电化学电势差。已经知道，某些类型的这些电池包括至少一个正极集流器、 至少一个负极集流器和电解溶液，该电解溶液包括例如硫酸(H2S04 )和蒸 馏水。通常，铅酸蓄电池中的正极集流器和负极集流器由铅构成。这些铅集 流器的作用是在放电期间将电流传送到电池端子并在充电期间传送来自电 池端子的电流。通过设置在集流器上的浆料(paste)中的化学反应4吏得在铅 酸蓄电池中可以进行电能的存储和释放。正极集流器和负极集流器一旦被涂 布浆料就分别称为正极板和负极板。
尽管铅酸蓄电池已经广泛地使用于各种应用中，但是对铅酸蓄电池耐用 性和使用寿命的显著限制是正极板的铅集流器的腐蚀。例如， 一旦硫酸电解 液添加到电池并且电池被充电，每个正极板的集流器就不断地受到腐蚀，因 为它暴露于硫酸和正极板的阳极电势。随着铅集流器腐蚀，二氧化铅由集流 器的铅源金属形成。正极板集流器的此腐蚀的影响是体积膨胀，因为二氧化 铅具有比铅更大的体积。体积膨胀导致集流器上的机械应力，该机械应力使 集流器变形或拉伸。当集流器的总体积增加大约4%到7%时，集流器会破 裂。因此，电池容量下降，并最终电池将达到它使用寿命的终点。此外，在 腐蚀的后阶段，可能发生集流器内的内部短路和电瓶壳(cell case)破裂。 这些腐蚀影响会导致电池内一个或多个电池失效。
延长铅酸蓄电池的使用寿命的一个方法是通过在集流器和部件中包括 导电的碳来增加电池中的集流器和其他导电部件的耐蚀性。因为碳在铅酸蓄 电池的通常工作的温度不会氧化，这些方法中的一些已经涉及了使用各种形
5式的碳以减緩或防止铅酸蓄电池中有害的腐蚀过程。例如，已经提出将碳泡 沫用作铅酸蓄电池中的集流器材料。
使用碳泡沫(例如，石墨泡沫)作为集流器可以增加集流器铅板上的集 流器的耐腐蚀性和表面积。该集流器增加的表面积可以增加电池的比能量
(specific energy)和功率，从而提高它的性能。然而，在形成在泡沫中的孔 隙的网络中，可能存在大量缺陷，该缺陷可以使电解溶液的充电离子插入泡 沫结构中。离子的插入会引起内部破坏，例如泡沫层之间的分离和分层，并 最终导致集流器的性能降低或者永久失效。当碳泡沫结构包括石墨泡沫时， 插入影响会特别普遍。
因此，需要一种结构(例如结构限制系统(structural restraint system)), 可以改善碳泡沫对离子插入以及此现象的有害影响的抵抗力。现在公开的实 施例就在于满足了此需求。

发明内容
根据一个方面，本公开涉及用于能量存储装置的电极板。该电极板可以 包括碳泡沫集流器和外部限制结构。化学活性材料可以设置在碳泡沫集流器上。
根据另一个方面，本公开涉及一种能量存储装置。该能量存储装置可以 包括框架(housing)、正极端子、负极端子和设置在框架内的至少一个电池。 每个电池可以包括电解溶液、至少一个正极板和至少一个负极板。该至少一 个正极板可以包括碳泡沫集流器和外部限制结构。化学活性材料可以设置在 碳泡沫集流器上。
根据另 一个方面，本公开涉及一种用于制造能量存储装置的电极板的方 法。该方法可以包括提供碳泡沫集流器、使用基于聚合物的外部限制结构以 及应用化学活性材料到碳泡沫集流器。


附图插入在本说明书中并构成本说明书的一部分，附图提供了所公开实 施例的图示，并与描述一起用于解释本发明的原理。附图中 图1提供了根据示范性公开实施例的能量存储装置的图示； 图2提供了根据示范性公开实施例的电极板的图示；图3是根据示范性公开实施例的限制结构的图示； 图4是描述用于制造根据示范性公开实施例的电极板的示范性方法的流 程图5是根据示范性公开实施例的限制结构的图示； 图6是根据示范性公开实施例的限制结构的图示； 图7A是根据示范性公开实施例的限制结构的图示； 图7B是根据示范性公开实施例的限制结构的图示；
具体实施例方式
图l提供了根据示范性公开实施例的能量存储装置的图示。能量存储装 置IO可以包括各种类型的电池。例如，在一个实施例中，能量存储装置10 可以包括铅酸蓄电池。然而，可以使用其他的电池化学(battery chemistry )， 例如基于镍、锂、硫化钠、锌、金属氢化物的那些或者能用于提供电化学势 的任何其他合适的化学或材料。
如图1所示，能量存储装置IO可以包括框架12、端子14(仅示出一个) 和电池16。每个电池16可以包括一个或多个正极4反18和一个或多个负极板 19。在铅酸蓄电池中，例如，正极板18和负极板19可以以交替的方式堆叠。 在每个电池16中，可以设置汇流条(bus bar )20以将正扨_板18连4妻在一起。 可以包括类似的汇流条(未示出)以将负极板19连接在一起。
能量存储装置10还可以包括含水的或者固态的电解材料，该电解材料 至少部分地填充正极板18与负极板19之间的容积。例如，在铅酸电池中， 电解材料可以包括硫酸和水的水溶液。基于镍的电池可以包括碱性电解溶 液，强碱电解溶液包括混合有水的例如氢氧化钾的碱(base)。应当注意，其 他的酸和其他的石咸可以用于形成所公开电池的电解溶液。
每个电池16可以通过电池隔板22与邻近的电池电隔离。而且，正极板 18可以通过板隔离器23与负极板隔开。电池隔板22和板隔离器23提供了 板的电隔离，同时允许能量存储装置10中电化学反应产生的电解液和/或离 子的流动。因此，举例来说，电池隔板22和板隔离器23可以由电绝缘且多 孔的材料或者有助于离子输运的材料(例如纤维玻璃)制成。
取决于能量存储装置10的化学性质，每个电池16将具有特征电化学势。 例如，在汽车或者其他应用中使用的铅酸蓄电池中，每个电池可以具有大约2伏的电势。电池16可以串联连接以提供电池的整体电势。如图l所示，可 以设置电插接件(electrical connector) 24以将一个电池16的正汇流条20连 接到相邻电池的负汇流条。这样，例如，六个铅酸电池可以串联连接在一起 以提供大约12伏的期望总电势。取决于采用的电池化学的类型和期望的总 电势，可以使用替代的电构造。
一旦使用电池16的合适构造已经提供了总的期望电势，此电势可以采 用端子引线26传导到框架12上的端子14。这些端子引线26可以电连接到 存在于能量存储装置10中任何合适的导电部件。例如，如图1所示，端子 引线26可以分别连接到正汇流条20和另 一个电池16的负汇流条。在能量 存储装置10中，每个端子引线26可以建立框架12上的端子14与相应的正 汇流条20或负汇流条(或者其他合适的导电元件)之间的电连接。
图2示出了根据示范性公开实施例的正电极板30。电极板30可以每个 包括集流器31。集流器31可以由具有开孔(openpore)结构的碳泡沫形成。 如图2所示，碳泡沫集流器31可以包括多个孔32。由碳泡沫构成的集流器 可以显示出超过常规集流器提供的表面积量的2000倍。因此，与不包括碳 泡沫集流器的传统构造相比，具有一个或多个如图2所示的碳泡沫集流器31 的能量存储装置可以提供改善的比能量值、比功率值和充电/放电速率。
此外，化学活性材料(未示出)可以设置在碳泡沫集流器31上。化学 活性材料的成分可以取决于能量存储装置10的化学。例如，在铅酸蓄电池 中，活性材料可以包括铅的氧化物或者铅盐。作为附加的示例，镍镉(NiCd) 电池的阳极板(即正极板)可以包括氢氧化镉(Cd(OH)2)活性材料；镍金 属氢化物电池可以包括镧镍(LaNis)活性材料；镍锌(NiZn)电池可以包 括氢氧化锌(Zn(OH)2)活性材料；镍铁(NiFe )电池可以包括氢氧化铁 (Fe(OH)2)活性材料。在基于镍的所有电池中，阴极板(即负极板)上的 化学活性材料可以是氪氧化镍。如上所述，集流器31的作用是收集和传送 电化学反应产生的电流，至少一些电池化学中的电化学反应在放电和充电过 程中在化学活性材料中发生。由于多个孔32引起的碳泡沫集流器31的表面 积增大，化学活性材料可以有效地渗透到碳泡沫集流器31的开孔结构中。
在一个实施例中，用在集流器31中的碳泡沫材料可以包括每厘米大约4 到50个孔以及大约200微米的平均孔尺寸。然而，在其他的实施例中，平 均孔尺寸可以更小。例如，在某些实施例中，平均孔尺寸可以是至少大约40
8微米。在另一些实施例中，平均孔尺寸可以是至少大约20微米。尽管减小 碳泡沫材料的平均孔尺寸可以具有增加材料的有效表面积的效果，但是20
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不论平均孔尺寸，碳泡沫的总孔隙率值可以至少为60%。换句话说，碳 泡沫结构的至少60%的体积可以包括在孔32内。碳泡沫材料也可以具有小 于60%的总孔隙率值。例如，在某些实施例中，碳泡沫可以具有至少30% 的总孔隙率值。
此夕卜，碳泡沫可以具有至少90 %的敞开孔隙率值(open porosity value )。 因此，至少90 %的孔32向邻近的孔敞开从而孔32的网络形成基本敞开的网 络。孔32的此敞开网络可以允许沉积在每个集流器31上的活性材料渗透到 碳泡沫结构内。除了孔32的网络之外，碳泡沫包括向碳泡沫提供支撑的结 构元件的网。总地，碳泡沫的孔32的网络和结构元件可以导致碳泡沫材料 的密度小于大约0.6g/cm3。
由于本公开的碳泡沫的导电性，集流器31可以有效地传送电流至和自 电池端子14或者任何其他的导电元件，该导电元件提供通路到电池10的电 势。在某些形式中，碳泡沫可以提供小于大约lohm-cm的表面电阻率值。 在其他的形式中，碳泡沫可以提供小于大约0.75ohm-cm的表面电阻率值。
在某些公开的实施例中，碳泡沫可以包括石墨泡沫。石墨泡沫的密度和 孔结构可以类似于碳泡沫。石墨泡沫与碳泡沫之间的差异是构成结构元件的 碳原子的取向。例如，在碳泡沫中，碳可以是至少部分地非晶的。然而，在 石墨泡沫中，碳倾向于有序为分层结构。由于石墨结构的有序的特性，石墨 泡沫可以提供比碳泡沫更高的导电率。石墨泡沫可以表现出在大约 100micro-ohm-cm 与大约2500micro-ohm-cm之间的电阻率。
在> 友泡沫结构内，具体地在石墨泡沫结构中，可以存在多个层。当碳泡 沫暴露到电解溶液中的带电离子时，离子可以通过表面缺陷和间断 (discontinuity)插入在泡沫结构的层之间，表面缺陷和间断可以存在于开孔 的网络之中。离子可以向楔子一样被推进碳泡沫结构中、拉开层并引起内部 损坏。离子的插入可以最终引起碳泡沫结构内的泡沫层分离，这会导致作为 集流器的碳泡沫的破裂以及最终失效。为了防止或最小化电解溶液的带电离 子插入到碳泡沫结构中，外部限制33可以设置在碳泡沫集流器31的外表面上。外部限制可以将泡沫结构的层物理地保持在一起(特别是邻近限制结构 的层)，并稳定碳泡沫防止插入的发生。取决于它的结构，外部限制在稳定 变化厚度的碳泡沫上是有效的。在一个实施例中，外部限制33可以稳定具
有1到2mm的厚度的碳泡沫层。然而，厚度大于2mm的碳泡沫的稳定也可 以通过例如调整外部限制33的厚度和/或材料特性来完成。
商标名为PocoFoam 的这样一种石墨可从Poco Graphite Inc.获到。由 于碳原子的有序层，PocoFoamTM是很各向异性的。在制备用于能量存储装 置的PocoFoamTM体材料时，PocoFoamTM体材料可以被切割成具有两个大的 主表面和四个侧表面的片或板。当体泡沫沿与泡沫中碳原子的有序层的表面 垂直的方向切割时，PocoFoam 片的主表面会包含大部分存在的表面缺陷， 而侧表面会包含较少的表面缺陷。将外部限制33应用到碳泡沫集流器的主 表面可以最小化离子通过存在于主表面上的表面缺陷和间断插入泡沫中而 使限制效果最大化。
设置在碳泡沫集流器31上的外部限制33可以是多孔的，以允许各种物 质、离子等输运穿过外部限制33。例如，外部限制33可以允许来自电池的 电解溶液的离子穿过并与设置在集流器31上的活性材料相互作用。
多种材料可以用于制造外部限制33。在电池环境中化学稳定的任何耐酸 材料可以用来形成外部限制33。例如，外部限制33可以由包括聚合物(例 如苯乙烯、PVC、 ABS、聚乙烯、聚丙烯等)的多种绝缘材料制成。在其他 的实施例中，可以使用例如金属的导电材料。外部限制结构可以使用粘结剂 物理地接合到集流器的表面。可选地，外部限制可以通过缝合或者任何其他 合适的接合或附着技术(attachingtechnique)固定到集流器上。外部限制可 以以许多不同的方式构造，例如网结构、网格(mesh)、栅格(grid)等。
图3图解地示出了设置在碳泡沫集流器31的部分外表面上的示范性限 制结构33。碳泡沫的外表面可以包括多个脊(ridge) 41和多个空隙42,其 中空隙42可以由贯穿外表面的碳泡沫的孔产生，脊41可以对应于净皮发现邻 近碳泡沫外表面上的孔的碳泡沫结构。在一个示范性实施例中，外部限制33 可以包括形成在碳泡沫的外表面上的一些或者全部脊上的结构。空隙可以保 持基本没有用于形成外部限制的材料。通过将限制33设置在碳泡沫的外表 面的脊上，限制可以呈现网状结构。网状限制结构可以允许电解溶液与设置 在碳泡沫集流器31上的化学活性材料之间的相互作用。在可靠性测试中，已经发现，具有如图3所示的限制的实施例在使用寿命方面与没有限制的碳 泡沫相比具有超过四百倍的增加。
图4提供了流程图，概述了用于将物理限制结构设置在碳泡沫集流器上 以制造类似于图3所示的结构的示范性步骤。第一步是制备限制材料，如步 骤50。限制材料可以以各种方法制备。在一个实施例中，限制材料可以从溶 解在溶剂中的聚合物(例如苯乙烯和/或其他合适的聚合物)开始。溶剂的可 行的选择包括n-曱基吡咯烷酮(n-methylpyrrolidone， NMP)、 二氯曱烷、丙 酮、曱基乙基酮(methyl ethyl ketone )、四氪呋喃(tetrahydrofiiran， THF ) 等。溶剂在它们的蒸发速率上不同。例如，n-甲基吡咯烷酮(NMP)可以用 于慢蒸发，而二氯甲烷可以用于快蒸发。限制材料溶液的干燥时间可以通过 选择合适的溶剂来控制，以获得期望的结果。
任意量的聚合物可以添加到溶剂以获得期望的混合物稠度。例如，聚合 物可以添加到溶剂，直到混合物到达糖浆状的稠度。当合适量的聚合物已经 添加到溶剂并且溶剂和溶解的聚合物的混合物到达期望的稠度时，混合物可 以被移动到敷料器(applicator)(例如玻璃板)上以准备涂敷到碳泡沫表面 上。墨辊(ink roller)可以用来碾平混合物。玻璃基板上的溶解聚合物和溶 剂的混合物形成了溶解聚合物的薄膜。在玻璃板上展开的聚合物膜可以具有 任何合适的厚度，以提供期望的限制厚度。在一个实施例中，膜的厚度可以 达到大约5微米，以使限制只设置在碳泡沫外表面的脊上而不明显地在碳泡 沫外表面的空隙中的可能性最大化。
接着，如步骤52所示，制备的膜可以涂敷到碳泡沫的一个或多个表面。 膜可以涂敷到一个主表面，或者可选地涂敷到两个相反的主表面。在某些实 施例中，碳泡沫的一个或多个侧表面也可以接受所制备的膜的涂敷。为了涂 敷碳泡沫的脊，碳泡沫的层可以置于玻璃板上并与形成于该玻璃板上的制备 膜接触。膜混合物可以湿润泡沫的表面脊41，而不会明显地填充碳泡沫上的 表面空隙42。
在步骤54中，可以干燥涂敷有限制材料溶液的制备膜的碳泡沫，以允 许溶剂蒸发。涂敷的碳泡沫可以被风干，或者置于炉子中以去除溶剂。当溶 剂被去除时，保留的聚合物在碳泡沫的外表面上(例如，在外表面的脊41 上)硬化，并形成碳泡沫集流器上提供限制的聚合物网状结构。
可以选择设置在碳泡沫的外表面上的聚合物的厚度，从而向碳泡沫提供期望的刚度水平和结构限制。例如，在一个实施例中，涂敷在泡沫上的聚合 物(即限制33 )的厚度可以达到大约100微米。在某些实施例中，聚合物的
期望厚度可以在大约20微米与50微米之间。聚合物的多重涂敷也是容许的。
也可以采用与图4一致的用于将物理限制结构设置到碳泡沫集流器上的 第二种方法。在此第二种方法中，步骤50中制备限制材料的步骤可以包括 使聚合物熔化而不是在溶剂中溶解聚合物。可以熔化各种可用于制造外部限 制33的聚合物，例如聚乙烯或者聚丙烯。
使聚合物熔化和根据步骤52的熔化的聚合物的涂敷可以通过任何合适 的方法完成。在一个实施例中， 一片聚合物可以置于加热的厚板(plank)表 面上并被熔化。在另一个实施例中，聚合物可以首先在加热板或炉子中熔化， 然后在例如厚板的表面上展开，该厚板可以被加热以将熔化的聚合物保持在 其粘性状态。步骤52中的限制材料的涂敷可以通过将碳泡沫暴露到熔化的 聚合物而进行，其中部分熔化的聚合物沉积在碳泡沫表面的一个或多个表面 上。如上述的实施例中，此实施例的熔化的聚合物可以涂敷到泡沫的表面脊 41,剩下空隙42基本上没有熔化的聚合物。在步骤54，碳泡沫的表面上的 熔化的聚合物可以通过例如允许熔化的聚合物在碳泡沫的表面上冷却并硬 化来固化，以形成网状结构。
尽管上述实施例包括以网状结构形成在碳泡沫的一个或多个表面上的 限制材料33,外部限制33的许多其他合适的构造是可以的。例如，外部限 制33可以包括网格，如图5图解地示出。用于物理限制33的网筛(mesh screen)可以具有大约2mm的正方形开口，从而促进碳泡沫的有效限制。预 先制造的网格限制结构可以以任何合适的方式应用到集流器31上。例如， 由聚合物制成的网筛可以使用在碳泡沫的两个最大侧面上以提供物理限制。 在一个实施例中，可以使用粘结剂将网格限制接合到集流器上。例如， 一层 粘结剂可以涂敷到网格限制和/或集流器31上。然后网格限制和集流器可以 在压力下挤压在一起。可选地，可以在施加压力的同时施加热。在另一个实 施例中，网格限制可以通过缝合(sewing)、钉合(stapling)或者任何其他 合适的机械的限制布置而应用到集流器31上。
在另一个示范性实施例中，外部限制33可以包括两个栅格(例如金属 或聚合物)，该两个栅格置于碳泡沫层的相反侧上并通过任何合适的方法缝 合在一起或者附着。此布置在图6中图解地示出。例如，栅格62可以由钛、
12铝、铅、其他类型的金属或者各种类型的聚合物制成。如上所述，根据从体 材料切割的碳或石墨泡沫片的取向，碳泡沫的较大的主侧面可以含有大部分
的表面缺陷。因此，栅格62可以附着在碳泡沫的两个主侧面上，以得到更 大的限制效果。例如，两个栅格62可以采用鴒丝64缝合在一起。可靠性测 试已经表明，具有如图6所示的限制结构的碳泡沫在维持其结构完整性上比 没有限制的碳泡沫长大约20倍。
在另一个示范性实施例中，外部限制33可以包括三维互锁结构，如图 7A图解地示出。此结构可以例如通过集流器的外表面上的片73来提供。一 个或两个片73可以包括用于彼此互锁的结构。例如，片73可以构造为包括 多个钉(spike )、刚毛(bristle )或者其他的突起75。片73可以由各种金属、 聚合物或者其他合适的材料制成。在一个示范性实施例中，坚硬的栅格图案 状的塑料网格可以设置碳泡沫的第一表面上，而包含多个突起75 (例如钉或 刚毛)的第二栅格图案的塑料网格可以设置在与碳泡沫的第一表面相反的另 一个表面上。突起75可以被压进碳泡沫，在许多位置插入碳泡沫。然后， 突起75可以被熔化在设置于碳泡沫的另一侧上的栅格上，从而将整个结构 在适当的位置锁在一起，以制造出如图7的截面解地示出的限制结构。
对本领域技术人员将是明显的，可以对所公开的材料和工艺进行各种修 改和变化而不背离本发明的范围。考虑到本公开的说明书和实践，本公开的 其他实施例对于本领域技术人员将是明显的。说明书和示例旨在仅被认为是 示范性的，本公开的真正范围由权利要求书及等价物来指示。
权利要求
1. 一种能量存储装置的电极板，包括包括孔网络的碳泡沫集流器，所述碳泡沫集流器具有至少一个外表面；外部限制结构，应用在所述碳泡沫集流器的所述至少一个外表面上；以及设置在所述碳泡沫集流器上的化学活性材料，所述化学活性材料渗入所述碳泡沫集流器的所述孔网络的至少一部分。
2. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述外部限制结构应用在所述碳 泡沫集流器的至少两个外表面上。
3. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述碳泡沫集流器的所述至少一 个外表面包括多个脊和空隙，其中所述外部限制结构设置在所述碳泡沫集流 器的所述至少一个外表面的所述脊的至少一些上。
4. 根据权利要求3所述的电极板，其中所述外部限制结构包括聚合物网。
5. 根据权利要求3所述的电极板，其中所述外部限制结构的厚度在大约 10微米与大约100微米之间。
6. 根据权利要求3所述的电极板，其中所述外部限制结构的厚度在大约 20微米与大约50微米之间。
7. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述外部限制结构接合到所述碳 泡沫集流器。
8. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述外部限制结构包括至少两个 金属栅格，所述金属栅格通过金属线缝合在一起。
9. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述外部限制结构包括 第一构件，具有穿透所述碳泡沫集流器的第一表面的至少一个突起；和 第二构件，设置在所述碳泡沫集流器的与所述第一表面相反的第二表面上，其中所述第一构件的所述至少一个突起构造为穿过所述碳泡沫集流器 耦接到所述第二构件。
10. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述外部限制结构包括网筛。
11. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述碳泡沫集流器包括石墨泡沫。
12. 根据权利要求1所述的电极板，其中所述碳泡沫集流器的厚度达到 大约2mm。
13. —种能量存储装置，包括 框架；正极端子和负极端子；以及设置在所述框架内的至少一个电池，所述电池包括 电解溶液；分别连接到所述正极端子和所述负极端子的至少 一个正极板和至少—一 个负极板；其中所述至少一个正极板包括包括孔网络的碳泡沫集流器，所述碳泡沫集流器具有至少一个外表面； 外部限制结构，应用在所述碳泡沫集流器的所述至少一个外表面上；以及设置在所述碳泡沫集流器上的化学活性材料，所述化学活性材料渗入所 述碳泡沫集流器的所述孔网络的至少 一 部分。
14. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述外部限制结构包括 聚合物网、金属栅格或者网格。
15. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述外部限制结构接合 到所述碳泡沫集流器。
16. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述外部限制结构应用 在所述碳泡沫集流器的至少两个外表面上。
17. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述外部限制结构的厚 度在大约IO微米与大约100微米之间。
18. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述外部限制结构的厚 度在大约20微米与大约50微米之间。
19. 根据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述碳泡沫集流器包括 石墨泡沫。
20. 4艮据权利要求13所述的能量存储装置，其中所述碳泡沫集流器的厚 度达到大约2mm。
21. —种用于制造能量存储装置的电极板的方法，包括提供包括孔网络和至少一个外表面的碳泡沫集流器，所述至少一个外表面包括多个脊和空隙；应用基于聚合物的外部限制结构到所述碳泡沫集流器的所述至少一个 外表面的所述多个脊的至少一些；以及应用化学活性材料到所述碳泡沫集流器。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中应用所述外部限制结构到所述碳 泡沫集流器的所述至少 一个外表面的步骤包括将聚合物溶解在溶剂中以制作溶液；通过将所述碳泡沫集流器暴露到所述溶液，应用所述溶液到所述碳泡沫 集流器的所述至少一个外表面的所述脊的至少一些；以及 干燥所述碳泡沫集流器。
23. 根据权利要求21所述的方法，其中干燥所述碳泡沫集流器的步骤包 括施力口热。
24. 根据权利要求21所述的方法，其中应用所述外部限制结构到所述碳 泡沫集流器的所述至少一个外表面的步骤包括使聚合物熔化；通过将所述碳泡沫集流器暴露到熔化的聚合物，应用所述熔化的聚合物 到所述碳泡沫集流器的所述至少一个外表面的所述脊的至少一些；以及 冷却所述碳泡沫集流器。
25. 根据权利要求21所述的方法，其中应用所述外部限制材料的步骤包 括向所述碳泡沫集流器施加压力。
全文摘要
根据一个方面，本公开涉及用于能量存储装置的电极板。该电极板可以包括碳泡沫集流器和外部限制结构。化学活性材料可以设置在该碳泡沫集流器上。
文档编号H01M4/66GK101507021SQ200680055681
公开日2009年8月12日 申请日期2006年8月31日 优先权日2006年8月31日
发明者埃伦·麦卡锡, 柯蒂斯·C·凯利, 马修·J·马鲁恩 申请人:萤火虫能源公司