[发明专利]电容器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用作存储电能的设备的电容器，以及制造该电容器的方法。

背景技术

近年来，由于在各种电容器中，双电层电容器具有大的容量，因此这类电容器备受关注。例如，任何电容器都被广泛地用作电气设备的存储备份。近几年，在这种使用方式中，促进了双电层电容器的使用。此外，期待将其用于汽车，例如混合式车和燃料车。

双电层电容器分为纽扣状、圆筒状、矩形和其它类型，并且各种类型的电容器都是已知的。纽扣状电容器通过（例如）以下方式制造：制备一对可极化电极，其中在每个可极化电极中，在集电体上设置有活性碳电极；在所述可极化电极之间布置隔板，从而形成双电层电容器元件；将该元件与电解质一起收纳在金属外壳中；并且利用封口材料和用于使两者彼此绝缘的衬垫将外壳密封。圆筒状电容器通过以下方法制造：将上述那样的成对可极化电极和隔板彼此堆叠；回卷（winding）该工件以形成双电层电容器元件；使该元件充满电解液；将该元件收纳入铝外壳中；并且用封口材料密封该外壳。同样，关于矩形电容器，其基本结构类似于纽扣状或圆筒状电容器。

人们希望将用于存储备份、汽车和其它方面的双电层电容器制造成具有更大的容量和其它性能。也就是说，希望将电容器制成每单位体积具有更大的容量，并且内电阻更低。为此目的，对于构成电容器的各个电极的集电体，提出了各种建议。作为集电体，已知的有（例如）：使用箔片、网状形式或冲孔的Al金属、不锈钢或其它金属等的集电体（专利文献1）；其中由不锈钢纤维制成的垫子被电焊到不锈钢箔片上的集电体（专利文献2）；使用由钽、Al和钛中的至少一种金属制成的具有条板结构的多孔体的集电体（专利文献3）；以及其它集电体。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本未审查的专利公开No.11-274012

专利文献2：日本未审查的专利公开No.09-232190

专利文献3：日本未审查的专利公开No.11-150042

发明内容

（技术问题）

然而，任何常规的电容器均存在一个问题，即，当尝试增加其容量时，其内电阻变大，因此容量未增加。具体而言，当电容器具有其中其集电体的形状为二维形式并且活性碳片附着到各集电体上的结构时，为了提高容量密度，必须制备厚的活性碳片。然而，当进行这样的尝试时，集电体和活性碳之间的距离变长，因此活性碳在其远离集电体的位置处电阻变高。结果，活性碳的利用率降低，从而使容量密度也降低。关于上文所述的内电阻降低，可以加入导电助剂来改善电阻。加入导电助剂使活性碳的比例变小，从而也使容量密度降低。

目前，作为可大量生产的三维结构集电体，已知的为泡沫状Ni多孔体，其通过利用Ni对泡沫状树脂进行镀覆，然后去除该树脂而获得。该多孔体已被广泛用作碱性电解质二次电池的集电体。然而，在利用非水电解质使其电压和容量提高的双电层电容器中，Ni容易被非水电解液氧化。因此，在高压（相对于Li的电势大约为4.2V）下，Ni不利地溶解在电解液中，由此使得电容器不能够通过长期的充电和放电来充分地充电。

如上文所述，通过利用Ni对多孔树脂进行镀覆而制得的集电体的耐蚀性差，因此在非水电容器中，该集电体不能够承受其高的充电和放电电压。作为用于包覆多孔树脂的金属的候补，除了Ni以外，还有耐蚀性高的Al或不锈钢。然而，这种金属不容易被制成多孔体，由其只能获得无纺布或条板状体。因此，这种金属具有这样的问题：由其不能够获得具有泡沫状结构的多孔体。Al本身被广泛用于正极集电体。然而，为了获得具有泡沫状结构的多孔体，Al不能被用于在水溶液体系中镀覆有机树脂或其它物质。可以通过气相法（例如气相沉积或溅射）或者利用熔融盐的镀覆法，利用Al包覆多孔树脂。然而，为了去除树脂，需要在空气中加热镀覆Al的树脂，并且在该步骤中，Al被氧化。因此，所得物不能用作集电体。

不锈钢也被广泛用作正极集电体的原料。然而，由于与Al同样的原因，利用不锈钢对有机树脂的表面进行镀覆不易于将不锈钢制成孔隙率大的集电体。关于不锈钢，提供了这样的方法：将不锈钢制成粉末状，将该粉末涂覆到有机树脂多孔体上，然后对该工件进行烧结，从而得到多孔体。然而，不锈钢粉末非常昂贵。另外，在粉末附着之后，作为基材的有机树脂多孔体燃烧并被去除，从而造成这样的问题：所得不锈钢多孔体的强度变差，由此导致该多孔体不能被使用。此外，该多孔体不能够被制造成均匀的多孔体。因此，这样的多孔体不适合用于集电体。

考虑到上述问题完成了本发明，并且本发明的目的是提供容量高并且耐久性优异的电容器，以及制造该电容器的方法。