[发明专利]用于制造基于纤维状聚合物材料和碳材料的混合物的用于双层电气装置的电极的方法

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2009/003012，国际申请日为2009年5月14日，进入中国国家阶段的申请号为200980120174.9，发明名称为“用于制造基于纤维状聚合物材料和碳材料的混合物的用于双层电气装置的电极的方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请交叉参考

本申请要求于2008年5月29日提交的美国申请第12/129,208号的优先权，其内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及制造适合用于电气装置(例如双电层电容器)中的电极和其它部件的碳和纤维状聚合物组合物的方法。

背景技术

高密度储能装置，例如双电层电容器已经成为重要的研究课题。双电层电容器或EDLC是一种通常包括以下组成的电容器：被多孔分隔件分隔的碳电极、集电器和电解质溶液。当对EDLC施加电势的时候,由于阴离子被吸引到正电极，阳离子被吸引到负电极，产生离子电流。所述离子电流产生电荷，所述电荷储存在各个极化的电极与电解质溶液之间的界面处。

EDLC的设计可以根据预期的应用变化，可以包括例如标准的胶冻卷设计,棱柱设计,蜂窝状设计,混合型设计，或者本领域已知的其它设计。EDLC的能量密度以及具体的功率会受到构成EDLC的部件的性质的影响，所述部件包括所用的电极和电解质。对于电极，通常在所述装置的制造中使用大表面积碳,碳纳米管,其它形式的碳,以及复合材料。

通常将用于EDLC电极的碳材料涂覆和/或沉积在集电器或其它基材上。为了制备稳定而均一的分散体,通常将所述碳材料与聚偏二氟乙烯(PVDF)之类的粘结剂混合。例如，在一种常规的方法中，可以将碳材料与粘结剂(例如PVDF)的浆液涂覆在施涂有石墨的铝集电器上,通常对所述浆液涂层进行加热和/或施加真空，以除去任何存在的液体。通过使用粘结剂材料，例如PVDF,会延长制造电极所需的加工时间,造成污染,可能导致大的内部电阻,从而降低特定电极结构可以实现的性能。

因此，人们希望解决常规双电层电容器存在的上述问题以及其它的缺陷。通过本发明的碳组合物和方法可以满足这些需要和其他的需要。

发明内容

本发明涉及制造适合用于电气装置(例如双电层电容器)中的电极和其它部件的碳和纤维状聚合物组合物的方法。本发明通过使用一种新颖的碳和纤维状聚合物组合物，解决了上述问题中的至少一部分。

在第一方面,本发明提供了一种方法，该方法包括使得纤维状聚合物材料与碳材料接触，形成混合物，使得该混合物与液体接触，形成浆液，然后形成包含所述浆液的层。

在第二方面,本发明提供了一种如上所述的方法，其中纤维状聚合物材料包括聚四氟乙烯。

在第三方面，本发明提供采用上述方法制造的层。

在第四方面,本发明提供一种电极和/或装置，其包含通过上述方法制备的层状的组合物。

在以下详细描述和任意权利要求中部分地提出了本发明的另外一些方面和优点，它们部分源自详细描述，或可以通过实施本发明来了解。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和获得下述优点。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对所揭示的本发明的限制。

附图简要说明

被纳入此说明书并构成说明书的一部分的附图说明说明了下述的数个方面。在所有的附图中相同的附图标记表示相同的要素。

图1是根据本发明的各个方面，碳和纤维状PTFE材料的混合物的电子显微照片。

发明详述

参考以下详细描述、实施例、权利要求以及之前和以下的描述，可以更容易地理解本发明。但是，在揭示和描述本发明的组合物、制品、装置和方法之前，应理解，本发明不限于所揭示的具体组合物、制品、装置和方法，除非另有说明，因此它们当然是可以改变的。应当理解本文所使用的术语仅为了描述特定的方面而不是限制性的。

提供以下对本发明的描述，作为按其目前已知方面来揭示本发明内容。因此，相关领域的普通技术人员会认识并理解，可以对本文所述的本发明的各方面作出许多变化，同时仍能获得本发明的有益的结果。还显而易见的是，本发明所需的有益结果中的一部分可以通过选择本发明的一些特征而不利用其他的特征来获得。因此，本领域普通技术人员会认识到，对本发明的许多更改和修改都是可能的，在某些情况下甚至是希望的，并且是本发明的一部分。因此，提供的以下描述作为对本发明原理的说明不构成对本发明的限制。