CN101313377A - 控制粘结剂含量的超级电容器电极 - Google Patents

控制粘结剂含量的超级电容器电极 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通过掺混或混合活性碳和粘结剂以及可选的导电碳的混合物制取活性电极材料的颗粒。在所选的实施方案中,电极材料中的粘结剂含量较低,一般该混合物的粘结剂含量为约3wt%~约10wt%。电极材料可以附着于集电器而获得用于各种电气装置的电极,该集电器包括双电层电容器。该混合物的组成提高了电极的能量密度和完整性。

Description

控制粘结剂含量的超级电容器电极
技术领域
本发明一般涉及电极和电极的制造。更具体而言,本发明涉及储能装置中所用的电极,例如电化学双电层电容器。
背景技术
电极广泛地用于许多电能储存设备,包括原电池(非可充电的)、充电电池(可充电的)、燃料电池和电容器。电能储存设备的重要特性包括能量密度、功率密度、最大放电速率、内部漏电电流、等效串联电阻(ESR)和/或耐用性,即能够经受多次放电-充电循环的能力。由于很多原因,双电层电容器,也称为超级电容器,逐渐普及到许多能量储存应用中。这些理由包括可以获得具有高功率密度(在充电和放电两种模式中)和接近传统充电电池能量密度的双电层电容器。
双电层电容器通常用浸没在电解液(电解质)中的电极作为它们的能量储存元件。同样,浸没在该电解液或浸饱和该电解液的多孔隔离物(多孔隔离层)可以确保电极相互之间不发生接触,防止了电流直接在电极之间流过。同时,所述多孔隔离物又容许离子流在两个方向上流过电极之间的电解液。正如如下所讨论那样,电荷双电层在固体电极和电解液之间的界面形成。
当在双电层电容器的电极对之间施加电压时,存在于电解液中的离子就被吸引向带相反电荷的电极,并向该电极迁移。这样,就产生了带相反电荷的离子层,并维持在每一个电极表面的附近。电能就储存在对应电极表面的这些离子层和电荷层之间的电荷分离层中。实际上,电荷分离层基本上与静电电容的行为一样。静电能也能通过电解液溶液分子在电势诱导的电场作用下的定向和排布而储存在双电层电容器之中。然而,这种能量储存模式是次级的。
与传统电容器相比,双电层电容器相对于其体积和重量具有高容量。对于这些体积和重量效率,具有两个主要的理由。第一,电荷分隔层非常窄。其宽度一般处于纳米级。第二,电极能够由多孔材料制成,单位体积具有非常大的有效表面积。因为容量与电极表面积成正比而与电荷分隔层的宽度成反比,大的有效表面积和窄的电荷分离层的结合效应导致与小尺寸和重量的传统电容器相比具有非常高的容量。双电层电容器的高容量使得电容器能够接受、储存和释放大量的电能。
电容器中储存的电能可以用众所周知的公式确定:
E = C × V 2 2 - - - ( 1 )
在该公式中,E表示所储存的能量,C表示电容,而V为充电电容器的电压。因此,电容器中能够储存的最大能量由以下表达式给出:
E m = C × V r 2 2 - - - ( 2 )
其中Vr代表电容器额定电压。由此得出结论,电容器能量储存能力取决于(1)其电容,和(2)其额定电压。因此,提高这两个参数对于电容器性能而言是很重要的。实际上,因为总能量储存能力与电容呈线性变化,也与电压的二次方呈线性变化,提高额定电压可能是这两个目的中更重要的。
对于制造双电层电极的传统方法,如挤出和涂层,一般会苛求超过10wt%或15wt%的高粘结剂含量。这些方法要求将挤出物层压在,或者将料浆涂层到集电器上,这样一般会产生粘结剂物料显著的分散不均,而高粘结剂量降低了可用于电极中的活性碳含量。这就可能提供相对较低的能量密度。
因此,目前存在对具有相对高含量的活性碳和高能量密度的电极的需求,也存在制造这种电极的方法和物料的需求,以及使用这种电极的电器设备的需求,包括双电层电容器。
发明内容
这里的各种实施方案涉及可以针对或满足以上之一或更多需求的方法、电极、电极组件和电气装置。此处公开的典型实施方案是制造活性电极材料颗粒的方法。根据这种方法,将活性碳颗粒,可选的导电碳,和粘结剂进行混合。因此,在本发明的各个方面,活性电极材料的粘结剂含量可以为约3wt%~约10wt%。在本发明的各个方面,粘结剂含量可以通过降低干混过程中粘结剂的用量而进行控制。
根据本发明的一些可替换的方面,粘结剂是电化学惰性粘结剂,如PTFE。惰性粘结剂的比例可以为约3wt%~约10wt%。根据其另外的可替代方面,活性碳、粘结剂和可选的导电碳的混合可以通过干混这些成分而完成。根据本发明的一些其他可替代方面,混合过程可以通过对活性碳、粘结剂和可选的导电碳进行未润滑的高剪切力或高冲击力技术进行处理来进行。根据本发明的另一些可替代方面,活性电极材料的膜可以由这里描述而制备的活性电极材料颗粒制成。这些膜可以附着于集电器上而用于各种电气装置,例如用于双电层电容器中。
在一种实施方案中,制备活性电极材料颗粒的方法可以包括:提供活性碳;提供粘结剂;和混合该活性碳和粘结剂而获得混合物。在一些可选方式中该方法进一步包括提供导电性碳颗粒。在一种实施方案中,粘结剂可以是或可以包括PTFE。在一种实施方案中,混合操作可以包括干混活性碳、导电碳和粘结剂。在一种实施方案中,混合操作可以不使用加工助剂进行。
在一种实施方案中,电极可以包括集电器;和附着于集电器的活性电极材料膜,其中活性电极材料可以包括占约3wt%~约10wt%的粘结剂。活性电极材料可以包括导电碳颗粒。
在一种实施方案中,制备活性电极材料颗粒的方法可以包括:提供活性碳;提供可选的低污染程度的导电碳颗粒;提供占混合物总量约3wt%~约10wt%的粘结剂;以及混合该活性碳、导电碳和粘结剂而获得混合物。
在一种实施方案中,电化学双电层电容器可以包括具有第一集电器和第一活性电极材料膜的第一电极,第一膜具有第一表面和第二表面,第一集电器附着第一膜的第一表面;具有第二集电器和第二活性电极材料膜的第二电极,第二膜具有第三表面和第四表面,第二集电器附着该第二膜的第三表面;设于第一膜第二表面和第二膜第四表面之间的多孔隔离物;容器;电解液;其中:第一电极、第二电极、多孔隔离物和电解液置于该容器内;第一膜至少部分浸没于电解液中;第二膜至少部分浸没于电解液中;多孔隔离物至少部分浸没于电解液中;第一膜和第二膜每个都可以包括活性碳和占约3wt%~约10wt%的粘结剂的混合物。在一种实施方案中,电极膜进一步可以包括导电碳。在一种实施方案中,膜经由导电粘合剂层而附着于各自的集电器。
本发明这些和其它特征和方面参照以下描述、附图和附加权利要求将会更好理解。
附图说明
图1图示了根据本发明一些方面制造活性电极材料的工艺方法的所选操作;
图2,包括图2A和2B,图示了可以用于超级电容器的各个电极组件的横截面图;
图3是本发明低粘结剂电极微结构的视图;和
图4是高粘结剂电极微结构的视图。
具体实施方式
在该文献中,术语“实施方案”和“变体”可以用于指代具体的装置、方法、或制造的制品,而并非不一定要指代某种相同的装置、方法、或制造的制品。因此,用于某一处或上下文中的“一种实施方案”(或类似表达)能够指代一种具体的装置、方法或制造的制品;而且,在不同处的相同或类似表达能够指代相同的或不同的装置、方法、或制造的制品。类似地,用于某处或上下文中的“一些实施方案”、“某些实施方案”或类似表达可以指代相同的或不同的装置、方法、或制造的制品。在不同处或上下文中的相同或类似表达可以指代相同的或不同的装置、方法、或制造的制品。表达术语“可替代的实施方案”和类似的术语用于指示许多不同的可能实施方案之一。可能的实施方案的数目并不必要一定限制于2或任何其他数目。一种实施方案前被修饰“典型的”或“代表性的”是指实施方案用作实例。这种修饰并不必要一定表示该实施方案是优选的实施方案;该实施方案可以但不必要是目前优选的实施方案。
表达术语“活性电极材料”和类似术语是指提供或强化电极功能的材料,而不仅仅提供大约为电极的可见外表面尺寸的接触或反应面积。在双电层电容器电极中,例如,活性电极材料膜包括具有高孔隙率的颗粒,以致暴露于电解液(里面浸有电极)中的电极的表面积就可以增加而大大超过可见外表面的面积;实际上,暴露于电解液的表面积就变成了由活性电极材料制成膜的体积的函数。
词“膜”的意义类似于词“层”和“薄片”的意义;词“膜”并不必要一定暗含材料的某一具体厚度或薄度。术语“粉末”“颗粒”等用语在描述制作活性电极材料膜时,是指大量的细小颗粒。正如本领域中技术人员所认知的,颗粒物质经常称为粉末、细粒、微粒、粉尘,或其他名称。因此,本文献通篇中称之为碳和粘结剂粉末并不是意在限制本实施方案。
在本文献中“粘结剂”的称谓,意在表达能够提供粘结碳的聚合物、共聚物和类似超高分子量物质的意义。这种物质可以用作粘结剂,用于在疏松组构颗粒物质(即在具体应用中担负某些有用功能的活性填料物质)中促进附着作用。
词“砑光机”、“辊压机”、“层压机”和类似的表达是指适用于压制和压缩的设备。压制可以但不必要一定采用辊子实施。当用作动词时,“砑光”和“层压”意指在一压力机中的加工操作,其可以但不必要一定包括辊子。此处所用的混合或掺混可以意指涉及把组成成分混合一起形成混合物的加工操作。高剪切或高冲击力可以,但不必要一定,用于这种混合操作。能够用于制备/混合其干粉末的典型设备,以非限制性的方式,可以包括:球磨机、电磁球磨机、盘磨机、销棒式研磨机、高能冲击研磨机、流体能冲击研磨机、对喷式研磨机(opposing nozzle jet mill)、流化床喷射研磨机、锤式研磨机、fritz研磨机、双辊混合机(Warring blender)、滚磨机、机械熔合加工机(mechanofusion processor)(例如,Hosokawa AMS)、或冲击研磨机。
其他和另外的定义和定义的解释说明可以在整个说明书中找到。这些定义意在辅助理解该公开和其附加权利要求,本发明的范围和精神不应该严格限制于该说明书中描述的具体实施例加以解释。
现在参照附图详细说明本发明。在附图和描述中用相同的标记数来指相同或基本相同的部件或操作。附图是以简化形式而不具有精确的比例。仅仅为了便利和阐述清楚起见,方位术语,例如顶部、底部、左、右、上、下、上面、上方、下面、下方、后面和前面关于附图可以使用。这些和类似的方位术语,应该不要限制本发明而加以解释。
更具体地参照附图,图1阐明了制作活性电极材料的方法100的所选操作。尽管该方法操作基本上被顺序地描述,但是某些操作也可以以可替代的顺序、并联地或平行地、流水线模式、或其他方式实施。不是特别要求按照本说明书所列的顺序来实施这些操作,除非被明确指出,或者通过上下文可明显看出,或者是内在要求。并非所有例举的操作都是严格必需的,同时其他可选的操作可以加入到方法100中。下面就提供一种方法100的高度概述。接着会提供方法100操作的更详细的描述和这些操作的变体。
在方法100的一种实施方案中,操作105可以提供活性碳颗粒,并在可选的操作110中可以提供可选的低污染程度和高导电性导电碳颗粒。在操作115中,可以提供粘结剂。在一种或多种实施方案中,并且尽管如该文别处描述那样可以使用各种粘结剂中的一种或多种,但是粘结剂可以包括聚四氟乙烯(也就是所知的PTFE或商标名“
Figure A20068004380400131
”)。在其混合或掺混操作120中,可以掺混或混合活性碳和/或导电碳,以及粘结剂;典型地可以把两种或更多种混合到一起,最典型的情况,是活性碳与粘结剂一起混合。可替代的是,在一些实施方案中,活性碳或导电碳成分和/或这些操作中之一可以省去。应该理解到,实施方案都不得限制于碳、粘结剂或其他材料的具体品牌或供应商。
现在更为详细地描述低粘结剂电极结构以及可以制造它们的方法。已经发现,用较低粘结剂含量和较高活性碳含量制成的电极比用较高粘结剂含量和较低活性碳含量制成的电极具有更佳的能量密度。因此,在其一些实施方案中粘结剂含量为电极总重量的约3wt%~约10wt%。
以下表I显示了高粘结剂电极与两种可替代的低粘结剂电极能量密度的比较:
表I
  电极粘结剂含量(wt%)   F/CC
  ~25%   16.3
  10%   17.3
  5%   15.96
表I的能量密度情况是由不同粘合剂含量电极的各自每立方厘米电容法拉数(F/CC)来表示。高法拉容量将会提供更好的能量储存和较低的有效串联电阻(ESR)而使电极效率更佳。大约25%的粘结剂含量获得16.3法拉/cc的值,这相比于10%的粘结剂含量得到17.3法拉/cc就较差。注意,尽管并不是令人满意的,5%粘结剂含量的实例仍提供了相当的和/或可接受的15.96F/CC。即便如此,使用的粘结剂越少,ESR就越低,因为粘结剂是有电阻的,因此就可以提供更加有效的电极。粘结剂含量较低的另一面就是加入较多的活性材料,例如能够提供更高能量密度的活性碳(参见表I中25%和10%粘结剂含量的差异),由此产生更佳的能量储存。
在提供粘结剂时,可以提供一种或多种不同的可替代粘结剂,例如:粒状粉末形式的PTFE,和/或一种或多种不同的其他氟聚合物颗粒,或聚丙烯,或聚乙烯,或共聚物,和/或其他聚合物掺混物。已经证实,惰性粘合剂如PTFE的使用,有利于提高含有这种惰性粘合剂的电极的操作电压。这种提高之所以能够发生,部分归结于与电解液(后来该电极浸没其中)之间的相互作用降低。在一种实施方案中,典型的PTFE粒径可以处于500μm的范围。
在混合过程中,活性碳颗粒和粘结剂颗粒可以以各种比例进行掺混或别的方式混合一起。在多种实施方案中,活性碳和粘结剂的比例可以如下:约90wt%~约97wt%的活性碳,约3wt%~约10wt%的PTFE。可选的导电碳能够添加的范围为约0~15wt%。一种实施方案可以含有约94.5wt%的活性碳、约5wt%的PTFE和约0.5wt%的导电碳。其他范围也在本发明的范围之内。注意,所有的百分数都是重量表示的,尽管也可以使用具有其他基准的百分数。导电碳可以优选保持为混合物的低百分数,因为导电碳比例的增加可能倾向于降低后来里面浸有由该导电碳颗粒制成的电极的电解液的击穿电压。
在混合方法100的一种实施方案中,掺混操作120可以是“干混”操作,即活性碳、导电碳和/或粘结剂的掺混可以不需要向颗粒混合物中添加任何溶剂、液体、加工助剂等。例如,干混可以在研磨机、混合机或掺混机(例如装有高强度混合杆的V-混合机,或其他以下进一步描述的可替代装置)中进行约1~约10min,直至形成均一的干燥混合物。细读本文之后,本领域普通技术人员就会理解,混合时间能够基于批量、材料、粒径、密度以及其他性质进行变化,而这些变化仍然在本发明的范围内。
正如以上所介绍那样,掺混的粉末材料也可以或替换地采用其他设备形成/混合/掺混。作为非限制性例子,这些能够用于制备/混合干粉末的设备包括,包括辊式混合机和对辊机(warring blender)的许多类混合机,包括球磨机、电磁球磨机、盘式研磨机、销棒式研磨机、高能冲击研磨机、流体能冲击研磨机,对喷嘴喷射研磨机、流化床喷射研磨机、锤式研磨机、Fritz研磨机,辊式研磨机、机械熔合加工(例如,Hosokawa AMS),或冲击研磨机。在一种实施方案中,干粉末材料可以采用未润滑的高剪切或高冲击力技术进行混合。在一种实施方案中,高剪切或高冲击力可以通过上描述的一种研磨机提供。粉末材料、粘结剂和碳可以引入到研磨机中,其中高速和/或高冲击力就引向或施加到粉末材料上而对粉末材料中的粘结剂实施高剪切或高冲击作用。在干混过程中产生的高剪切或高冲击力可以物理作用于粘结剂,而促使粘结剂粘结到物料中其他颗粒和/或与之粘结。一种干混方法更详细地披露在未决的美国专利申请号11/116,882的共同申请中。该申请的全部内容,包括所有图、表和权利要求以引用形式引入于此,犹如在本文详细描述一样。也应该注意到,所提到的干混、干掺混、干颗粒,和其他干物质,以及用于制造活性电极材料和/或膜的方法,并不排除使用其他的干法,例如,这可以在使用加工助剂、液体、溶剂等制成的颗粒和膜的干燥之后实现。
可以按上述方法混合各组成物料的混合过程,能够使预混粘结剂的较大聚合物聚结物破碎成较小聚合物聚结物和/或基本颗粒。由该混合过程产生的较小聚合物粘结剂聚结物和/或基本颗粒,在该混合过程进行期间可以将全部粉末混合物基本上均匀地分散。破碎成较小聚结物和/或较小聚合物聚结物的基本均匀分散,以及较小尺寸的聚合物聚结物,可以提高粘结剂总体的表面积,因为在给定体积中的许多较小颗粒与较少的更大颗粒相比能提供较大的表面积。较小聚结物或颗粒的较大表面积,以及其更加均匀和彼此更紧密堆放的结果,可能是每一个粘结剂聚结物或颗粒的增强的粘结性能。较小聚结物或颗粒的增强粘结能力可以降低混合物中更大重量粘结剂的需要。
图3图示说明了由本文混合方法制成的低粘结剂电极300的横截面图。基本均匀分散的粘结剂材料被显示在活性碳304颗粒之间和/或表面上。所示电极300的活性碳用量为约90wt%~约91wt%,其中粘结剂为约6wt%~约7wt%(更具体而言,在该示出的实例中,活性碳为约90.87wt%,而粘结剂为约6.89wt%,比率为约13.19∶1)。低粘结剂电极的制造可以通过此前进一步描述的许多混合方法中的一种或多种完成。作为对照,图4图示说明了由挤出方法制成的高粘结剂电极400的横截面。基本未均匀分散的粘结剂材料402被显示在活性碳404颗粒之间和/或表面上。在该实施例中,粘结剂402的左下角显示出特别未得到分散。因为该粘结剂在高粘结剂电极中是以较大的单元存在,在该电极中粘结剂的重量含量更大。因此,大用量粘结剂物质降低了电极中活性碳的用量,因此而降低了能量密度。此处更具体而言,所示电极400的活性碳用量为约77wt%~约78wt%,其中粘结剂为约20wt%(更具体而言,在该示的例子中,活性碳为约77.17wt%,而粘结剂为约20.09wt%,其比率为约3.84∶1)。
通过这种混合方法获得的产品可以用于制造电极膜。然后,可以将这种膜粘结到集电器上,如由金属铝或其他导体制成的箔。集电器可以是连续金属箔、金属网或无纺金属纤维。金属集电器为电极膜提供了连续的导电基体。集电器可以在粘结之前进行预处理,以增强其附着性能。集电器的预处理可以包括机械打毛、化学蚀纹和/或使用表面活化处理,如本领域技术人员熟知的电晕放电,活性等离子体,紫外辐射、激光或高频处理方法。在一种实施方案中,电极膜可以经由本领域技术人员熟知的导体粘结剂中间层而粘结到集电器上。
在一种实施方案中,由该混合方法获得的产品可以与加工助剂混合而获得本领域技术人员常用于把电极膜涂敷到继电器上(即涂层工艺)的淤浆状组合物。然后将该淤浆沉积在集电器的一侧或两侧。在干燥操作之后,就可以在集电器上形成活性电极材料膜。具有膜的集电器可以进行一次或多次砑光使膜稠密,以提高膜在集电器上的附着力。
在一种实施方案中,由该混合方法获得的产品可以与加工助剂混合而糊状物质。然后将该糊状物质挤出成膜,沉积到集电器的一侧或两侧。在干燥操作之后,就可以在集电器上形成一层或多层活性电极材料膜。具有干燥的膜的集电器可以进行一次或多次砑光使膜稠密,以提高膜在集电器上的附着力。
在另一种实施方案中,在通过本发明的混合方法获得的产品中,粘结剂颗粒可以包括热塑性或热固性颗粒。通过本发明的混合方法获得的产品,包括热塑性或热固性颗粒,可以用于制作电极膜。然后可以将这种膜粘结到集电器,例如由铝或其他导体制成的箔上。该膜可以在热砑装置上粘结到集电器上。集电器可以在粘结之前进行预处理而有利于增强其附着性能。集电器的预处理可以包括机械打毛、化学蚀纹、和/或使用表面活化处理,例如本领域技术人员熟知的电晕放电、活性等离子体、紫外、激光或高频处理方法。
包含粘结到集电器和/或多孔隔离物的活性电极膜的电极产品,可以用于超级电容器或双电层电容器和/或其他电能储存设备。也可以使用其他的用于形成活性电极材料膜以及把该膜粘结到集电器上的方法。
图2包括子图2A和2B,它们清楚地示意出可以用于超级电容器或双电层电容器的电极组件200的各个横截面视图。在图2A中,组件200的构件以以下次序布置:第一集电器205、第一活性电极膜210,多孔隔离物220、第二活性电极膜230和第二集电器235。在一些实施方案中,可以在电极膜210的粘结之前将一个导电粘合剂层(未显示)置于集电器205上(或置于相对于膜230的集电器235上)。在图2B中显示,双层膜210和210A相对于集电器205,而双层膜230、230A相对于集电器235。按这种方式,双电层电容器就可以形成,即每一个集电器在两侧均附着有一个碳膜。然后也可以引入另一个多孔隔离物,特别是对于卷芯应用(jellyrollapplication),该多孔隔离物(多孔隔离层)220A或者黏附于或者靠近顶膜210A放置,如所示,或者黏附于或者靠近底膜230A放置(未显示)。膜210和230(和210A和230A,如果使用)可以采用由图1描述的工艺方法100获得的活性电极材料颗粒制成。一种典型的采用电极组件200的双电层电容器可以进一步包括电解液和容器,例如密封罐,其装着电解液。组件200可以置于容器(罐)内并浸没在电解液中。在许多实施方案中,集电器205和235可以由铝箔制成,多孔隔离物220可以由一种或多种陶瓷、纸、聚合物、聚合物纤维、玻璃纤维,而在一些实施例中该电解液溶液可以包括1.5M四氟硼酸四甲基铝的有机溶液,如PC或乙腈溶剂。
如本文已经描述的,电极,尤其在许多实例中,双电层电极是通过通常是干法的工艺或方法制作,通过基本均匀地将粘结剂材料分散于活性碳粉末。采用强力、剪切或冲击力或者这两种力,可以实现粘结剂含量小于10wt%。已经使用少至3wt%的粘结剂而未电极的完整性受损。由于采用强力混合能更好地分散粘结剂,就可以分散较少的粘结剂,因此获得高能量密度是可能的。一些优点可以包括低成本工艺方法、高能量密度和/或可以获得较低ESR电极,即使是使用典型的传统的活性碳物质,也是如此。注意,传统的超级电容器经常具有低能量密度;由此,向电极填充更高百分比的活性碳能够改进电极的能量密度。而且,在一些实例中,由于粘结剂材料在粘结剂与碳的整个混合物中的分散度更高而可以获得更高完整性的电极。
以上相当详细地描述了本发明制作活性电极材料、该材料的膜、用该膜制成的电极和采用该电极的双电层电容器的方法。这都是出于举例说明的目的。本发明的具体实施方案无论是作为整体,还是其部分特征都不能限制本发明的一般原理。具体而言,本发明不必限制于具体的组成材料和组成材料在制作电极中采用的比例。本发明也不必限制于用在双电层电容器中的电极,而可以扩展到其他电极应用。本文描述的具体特征可以用于一些实施方案中,但是不能用于其它实施方案中,这也不偏离本发明的精神和范围。许多其他修改也涵盖在前述公开之中,在本领域的普通技术人员应该理解到,在一些实例中,采用了本发明的部分特征,而没有其他特征。因此示例性实施例并没有定义本发明的界限,本发明的法律保护范围,由权利要求和其等同替换所提供。

Claims (20)

1.一种制造活性电极材料的方法,所述方法包括:
提供活性碳;
提供粘结剂;和
混合所述活性碳和所述粘结剂而获得混合物,其中所述混合物中所述粘结剂的含量范围为所述混合物总量的约3wt%~约10wt%。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,提供所述活性碳的操作包括提供用量为约90wt%~约97wt%的活性碳。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,提供所述粘结剂的操作包括提供一种或多种氟聚合物颗粒;聚四氟乙烯;粒状粉末形式的聚四氟乙烯;聚丙烯;聚乙烯;共聚物,和/或聚合物掺混物。
4.根据权利要求1所述的方法,进一步包括提供另外的导电碳助剂组分。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括干法掺混所述活性碳和所述粘结剂。
6.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粘结剂充分均匀地分散在所述活性碳中。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括向所述活性碳和所述粘结剂引入高剪切力和高冲击力的一种或多种而获得活性电极材料的混合物。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括向所述活性碳和所述粘结剂引入高剪切力和高冲击力的一种或多种,以获得所述粘结剂在所述活性电极材料的混合物中的充分分散。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括粘结剂的较大聚合物聚结物破碎成较小聚合物聚结物和/或基本颗粒。
10.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括将粘结剂的较大聚合物聚结物破碎成较小聚合物聚结物和/或基本颗粒,这提供了所述粘结剂总量的增大的表面积和/或粘结剂在所述混合物中的充分均匀的分散。
11.根据权利要求10所述的方法,进一步提供强化的粘结能力。
12.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括使用混合机和/或研磨机。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作包括使用球磨机、电磁球磨机、盘磨机、销棒式研磨机、高能冲击研磨机、流体能冲击研磨机、对喷式研磨机、流化床喷射研磨机、锤式研磨机、fritz研磨机、双辊混合机、滚磨机、机械熔合加工机、Hosokawa AMS、或冲击研磨机中的一种或多种。
14.根据权利要求1所述的方法,其中所述混合操作的执行是采用一种混合装置,其具有至少一个在混合期间与所述活性碳、所述粘结剂和所述混合物中一个或多个接触的陶瓷表面。
15.一种电极,包括:
集电器;和
附着于所述集电器的活性电极材料膜,其中所述活性电极材料含有一种包含活性碳组分和/或导电碳组分的混合物;与一种粘结剂组分混合,所述粘结剂组分占所述活性电极材料混合物总量的约3wt%~约10wt%。
16.根据权利要求15所述的电极,其中所述活性电极材料包括活性碳和一种粘结剂,其中所述活性碳含量为约90wt%~97wt%,所述粘结剂含量为约3wt%~约10wt%。
17.根据权利要求15所述的电极,其中所述活性电极材料由活性碳和粘结剂的混合物形成,所述混合物通过干法混合而成。
18.根据权利要求15所述的电极,其中所述粘结剂是较小聚合物聚结物和/或基本颗粒,提供全部所述粘结剂增大的表面积和/或粘结剂在所述混合物中充分均匀的分散。
19.一种电化学双电层电容器,含有:
第一电极,包括第一集电器和第一活性电极材料膜,所述第一膜具有第一表面和第二表面,所述第一集电器附着于第一膜的所述第一表面;
第二电极,包括第二集电器和第二活性电极材料膜,所述第二膜具有第三表面和第四表面,所述第二集电器附着于第二膜的所述第三表面;
多孔隔离物,设于第一膜的所述第二表面和第二膜的所述第四表面之间;
容器;
电解液;
其中:
所述第一电极、所述第二电极、所述多孔隔离物和所述电解液置于所述容器内;
所述第一膜至少部分浸没于所述电解液中;
所述第二膜至少部分浸没于所述电解液中;
所述多孔隔离物至少部分浸没于所述电解液中;
所述第一和第二膜每个都包括碳和粘结剂的混合物,粘结剂的含量为约3wt%~约10wt%。
20.根据权利要求19所述的电容器,其中所述活性电极材料包括活性碳和粘结剂,其中所述活性碳含量为约90wt%~约97wt%,所述粘结剂含量为约3wt%~约10wt%。
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