[发明专利]电双层电容器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请NO.10-2010-0060543的优先权，其公开内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种电双层电容器，并且具体而言，涉及由于以拓宽操作电压范围的方式控制电极的电阻特性而在实现改进的寿命特性的同时能够具有高能量密度的一种电双层电容器。

背景技术

一般而言，电双层电容器(以下称为EDLC)是采用具有不同电极性的电荷层对(即，电双层)的能量存储器件。EDLC承担半永久充电/放电，由于其相对于一般电容器具有优良的输出特性而需要短充电/放电时间，并且由于其的高耐用性和稳定性而具有相当长的寿命。一般而言，EDLC被提供有单元电池，该单元电池是通过在两个相对的电极(阴极和阳极)之间插入隔离件并且然后将得到的结构浸入到电解质中而构造的。根据在电双层中积累的电荷量，来确定EDLC的电容水平。因此，如以下等式所指示的，电容可以根据电介质的特性而变化：

C＝ε·S/d

其中，C指代电容、ε指代电介质的介电常数、S指代电极的表面面积以及D指代相对电极之间的距离。

可存储能量的数量与电双层的面积成比率。因此，诸如活性碳的具有高的比表面面积(specific area surface)的材料适用于电极。然而，由于诸如活性碳的材料具有低电导率，因此将具有高电导率的导电剂添加到活性碳。

具体而言，EDLC的电极组成如下：在其表面上具有许多孔隙的多孔电极材料，以便引起电解质离子的吸附或解吸附；电连接多孔电极材料的颗粒以及连接多孔电极材料和金属电流收集器的导电剂；以及粘合以上材料的粘合剂。

尽管该EDLC相对于一般蓄电池具有更好的输出特性，但是只要放电开始，就经历逐步电压下降，并因此其在每个电池上具有低操作电压。因此，与一般蓄电池相比，EDLC具有低能量存储密度。

如在蓄电池中一样，也可以认为作为能量存储指数的能量密度(即，被存储的能量数量)是用于在EDLC中比较能量的量的合适指数。可以通过将由以下等式获取的能量水平除以EDLC的总容量来获取能量密度。

能量(J)＝1/2CV²

其中C表示每个电池的电容(F)，而V表示应用于电池的电压。

能量水平与电容V和电压V²成比率。“C”由电极材料来确定，并且“V”由使用的电解质来确定。关于这方面，目前正在开发具有高电容(C)水平的电极材料和具有高可用电压水平的电解质。

发明内容

本发明的一方面提供一种电双层电容器，通过控制EDLC的电极材料，能够增加电解质的可用电压水平并且因此增加能量密度。

根据本发明的一方面，提供一种电双层电容器，包括：至少一对阳极和阴极；隔离件，所述隔离件使阳极和阴极彼此分隔；以及电解质，在所述电解质中浸渍阳极、隔离件和阴极，其中阳极和阴极具有不同的表面面积。阴极的表面面积可以小于阳极的表面面积。

阳极和阴极可以具有几乎相同的厚度。

在充电和放电时，阳极和阴极可以具有不同的电压变化速率。被充电/放电的阳极的电压变化速率可以小于被充电/放电的阴极的电压变化速率。

阳极和阴极在质量和厚度方面可以相互不同。

阳极可以具有比阴极的质量更大的质量。

阳极和阴极可以具有不同的封装密度。

阳极和阴极可以由不同的电极材料来形成。

附图说明

从结合附图的以下详细描述，本发明的上述和其他方面、特征及其他优点将更容易被理解，其中：

图1是示出根据本发明一个示例性实施例的电双层电容器中的单元电池的横截面图；

图2是示出在充电操作期间电池的电位随时间变化的曲线图(以下称为“充电电位-时间曲线图”)；

图3是关于在其中阳极的表面面积比阴极的表面面积大的电池的充电电位-时间曲线图；

图4是关于在其中阴极的表面面积比阳极的表面面积小的电池的充电电位-时间曲线图；以及

图5是关于在其中阳极具有较大的表面面积并且阴极具有较小的表面面积的电池的充电电位-时间曲线图。

具体实施方式

现在将参照附图，详细地描述本发明的示例性实施例。然而，本发明可以用很多不同的形式来实现，并且不应当被解释为受限于本文阐述的实施例。而是，提供这些实施例是使得本公开更加透彻和完整，并且将把本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。