[发明专利]具核-壳型电极的超级电容器

说明书

技术领域

本发明攸关于一种超级电容器，而特别关于一种具核-壳型电极的超级电容器。

背景技术

超级电容器，亦称电化学电容器（electrochemical capacitor，EC）或电双层电容器（electric double layer capacitor，EDLC），其工作原理为：充电时，超级电容器的二电极表面分别带有正电荷与负电荷，而正电荷会吸引超级电容器的电解质中的阴离子，负电荷会吸引电解质中的阳离子，如此阴、阳离子于二电极与电解质之间的接口获得一电位差；放电时，带走二电极表面的正电荷与负电荷，而阴离子及阳离子会流返至电解质中，如此释放获致的电位差。超级电容器具备有较传统电池高的功率密度（power density）、多的充放电次数、短的充电时间、及长的储电时间，以及较传统电容器高的能量密度（energy density）、及长的放电时间，于是逐渐取代这些传统储电装置，而作为电子组件的供电来源。

本发明人于中国台湾发明专利公开号第201316362号，已揭示一种超级电容器，其至少有一固态高分子电解质与一改良式碳质电极。电极是一活性物质涂布于一导电性碳质基材而制得的，而活性物质除了一主成分及一导电助剂外，还有一可协助主成分及导电助剂黏附于碳质基材的黏结剂。然而，电极因添加有黏结剂而存在着高阻抗的问题，从而造成超极电容器的电性效能仍有改善空间。此外，电极更因添加有黏结剂而导致电极的制造过程过于繁琐。

职是之故，设计一种超级电容器，此可降低其电极的阻抗，并简单化电极的制造过程，乃为本技术领域人士积极解决的议题之一。

发明内容

本发明旨在提出一种超级电容器，其含有一对电极以及一电解质。每一电极具有一石墨纤维核心以及一原子级包覆于核心的外表面的活性碳壳体。电解质为配置于此对电极之间，并接触每一电极的壳体，用以电性连接此对电极。

依据本发明，活性碳壳体为原子级包覆于石墨纤维核心的外表面，不须一黏结剂协助壳体附着于核心的外表面。如此一来，可降低超级电容器的电极的阻抗，并提升超级电容器的电性效能。另一方面，基于未添加有黏结剂，可简单化超级电容器的电极的制造过程。

附图说明

图1为一剖面图，说明着本发明一实施方式的超级电容器。

图2为一剖面图，说明着本发明另一实施方式的超级电容器。

图3为一扫描式电子显微镜照片图，显示着制备例中使用的石墨纤维原料的外观。

图4为一扫描式电子显微镜照片图，显示着制备例得到的电极的外观。

图5显示着制备例的超级电容器以及先前技术的超级电容器的自放电效能。

图6显示着制备例的超级电容器以及先前技术的锂离子电池多次充放电循环后的重量比容量。

图7显示着制备例的超级电容器以及先前技术的锂离子电池多次充放电循环后的体积比容量。

【符号说明】

（1）上电极

（11）活性碳壳体

（12）石墨纤维核心

（2）下电极

（3）电解质

（4）包装外壳

（5）隔离膜。

具体实施方式

为让本发明上述及/或其它目的、功效、特征更能明显易懂，下文特举较佳实施方式，作详细说明。

如图1所示，系绘示着本发明的一实施方式的超级电容器，而此实施方式的超级电容器含有一上电极（1）、一下电极（2）、一电解质（3）及一包装外壳（4）。

上电极（1）具有一石墨纤维核心（12）以及一活性碳壳体（11），而活性碳壳体（11）为原子级包覆于石墨纤维核心（12）的外表面。本文中使用的词组「原子级包覆」是指活性碳壳体（11）的碳原子与石墨纤维核心（12）的碳原子间形成一碳-碳化学键，而活性碳壳体（11）透过此化学键包覆于石墨纤维核心（12）的外表面。于本实施方式中，石墨纤维核心（12）的直径约为100μm至500μm，活性碳壳体（11）的厚度约为1nm至50nm。