[发明专利]复合材料、利用它制作电极单元的方法、以及超级电容

说明书

本发明关于一种电极单元的复合材料，包括：一多孔电极材料，包括多孔粒子，占该复合材料的50～95wt％；一驻极材料，分布于该多孔电极材料的多孔粒子间，用以将电荷留在该电极单元上，占该复合材料的0～15wt％，但不为0；一黏结材料，将该等多孔粒子黏结在一起，并将该驻极材料与该多孔电极材料接合，占该复合材料的0～15wt％，但不为0；以及一导电辅助剂，用以加强该电极单元的导电性，占该复合材料的0～30wt％，但不为0。

技术领域

本发明关于一种电极的复合材料，尤指一种超级电容的电极单元的复合材料。本发明亦关于一种由复合材料制作电极单元的方法。本发明另外关于一种包括该电极单元的超级电容。

背景技术

超级电容是一种特殊型态的储能装置，由于其高速充/放电与高电流/功率输出的能力而渐受欢迎。超级电容的超级电容单元10的典型构造如图1示意图所示，其包括阳极11、阴极12、隔离部13、以及电解质14。阳极11、阴极12均由多孔活性碳所制，故具有相对较大的面积。隔离部13位于阳极11、阴极12之间，以作为隔离用途。电解质为溶液型态，使阳极11、阴极12、隔离部13含浸其中。当连续施加电压时，阳极11、阴极12带不同极性的电，离子会被电极表面所吸附并累积。当后来停止供电时，阴离子和阳离子会分别从阳极和阴极释放出来。同时，阳极11、阴极12间的电压会因自放电效应而递减。

较诸传统电解电容，超级电容因多孔碳材所具有的大的总表面积而具有高电荷储存量。一个超级电容的电荷储存量可高达一传统电解电容的千倍之多。另外，与传统进行电极的电化学转换的锂离子电池不同的是，超级电容的电荷储存以物理吸附方式进行。因此，超级电容具有远高于一个锂离子电池的充放电速度，适用于需要高电流高功率输出的电子装置。

如上所述，超级电容的工作原理物理性吸附离子到电极上，于连续电压供应下进行充电。一旦电压供应中断，电极处的电荷便消失，阳离子与阴离子会从电极脱附。接着，电极间的电压会递减形成自放电。已知漏电流与自放电有关，漏电流会降低超级电容的电荷储存量。另一方面，漏电流愈大愈需要更多的电力来维持电压，使得超级电容的电性表现变差。

发明内容

因此，本发明的目标之一在于降低漏电流，即使电压供应中断也能延长离子在电极上的停留时间。换言之，本发明目标之一为增进超级电容的电荷储存能力，并改善超级电容的效能。

本发明的第一方面关于一种电极单元的复合材料，包括：一多孔电极材料，包括多孔粒子，占该复合材料的50～95wt％；一驻极材料，分布于该多孔电极材料的多孔粒子间，用以将电荷留在该电极单元上，占该复合材料的0～15wt％，但不为0；一黏结材料，将该等多孔粒子黏结在一起，并将该驻极材料与该多孔电极材料接合，占该复合材料的0～15wt％，但不为0；以及一导电辅助剂，用以加强该电极单元的导电性，占该复合材料的0～30wt％，但不为0。

较佳者，该多孔电极材料占该复合材料的60～90wt％，该驻极材料占该复合材料的1～10wt％，该导电辅助剂占该复合材料的1～25wt％。更佳者，该驻极材料占该复合材料的5wt％。

在一实施例中，该黏结材料包括一分散剂及/或一黏着剂。

本发明的另一方面关于一种超级电容，包括一阳极单元以及一阴极单元，其中至少该阳极单元与该阴极单元之一包括：一集电材料，电连接至一电压源；以及上述的复合材料，施加至该集电材料上，用以保留带电电荷。

在一实施例中，该超级电容另外包括一电解质与一隔离部，其中该隔离部位于该阳极单元与该阴极单元间，且该阳极单元与该阴极单元与该电解质接触。