[发明专利]金属泡沫电容器和超级电容器

说明书

一种电容器和超级电容器设计基于金属泡沫电极。电解电容器具有金属泡沫电介质(例如，氧化铝、氧化钛、氧化铁或其他)。电双层超级电容器的电极具有金属泡沫(例如，铜、镍、钛、铁、钢合金或铝)，该金属泡沫用活性炭或石墨烯填充或具有活性炭泡沫或这些的任何组合，以提高导电性，并因此提高单元的功率和容量。赝电容器器件具有电极，所述电极具有涂布有包含高度活性区的基于氧化物的材料或基于氢氧化物的材料的金属泡沫(例如，铁、钴、镍、铜、钛、铝、镁、锡、锰和不锈钢的泡沫及其合金的泡沫)。赝电容器金属泡沫电极也能够用浆料形式的活性炭填充以进一步提高其容量。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年3月25日提交的美国专利申请第62/823,595号的权益，该申请连同本申请中引用的所有其他参引文件一起通过参引的方式纳入本文。

背景技术

本发明涉及电子组件，并且更具体地，涉及高功率储能组件，更具体地为金属泡沫电容器和超级电容器。

在过去的几十年里，由于化石燃料的消耗增加、对全球环境的更大关注以及对更高质量的电子消费者产品的大力推动，对替代能量转换和存储系统的开发的需求更高。

因此，需要改进的电子组件，尤其是金属泡沫电容器。

发明内容

一种电容器和超级电容器设计，其基于金属泡沫电极。电解电容器具有金属泡沫电介质(例如，氧化铝、氧化钛、氧化铁或其他)。电双层(electric double-layer)的电极具有金属泡沫(例如，铜、镍、钛、铁、钢合金或铝)，所述金属泡沫用活性炭或石墨烯填充或具有活性炭泡沫或这些的任何组合，以提高导电性，并因此提高单元的功率和容量。赝电容器器件具有电极，所述电极具有涂布有包含高度活性区的基于氧化物的材料或基于氢氧化物的材料的金属泡沫(例如，铁、钴、镍、铜、钛、铝、镁、锡、锰和不锈钢的泡沫及其合金的泡沫)。赝电容器金属泡沫电极也能够用浆料形式的活性炭填充以进一步提高其容量。

电解电容器包含金属泡沫，其中金属泡沫的表面上具有金属氧化物涂层电介质(例如，氧化铝、氧化钛、氧化铁或其他)，与金属氧化物涂层位于金属箔的表面上的常规辊压金属箔不同。

考虑到以下详细描述和附图，本发明的其他目的、特征和有益效果将变得明显，在附图中相似的附图标记在各图中表示相似的特征。

附图说明

图1A-1C示出传统电解电容器的实施例。

图1D示出使用逐层薄箔的传统电解电容器。

图1E示出电解电容器设计的横截面。

图1F示出基于涂布有金属氧化物层的圆柱形金属泡沫的电解电容器设计。

图2A示出包含用活性炭材料填充的两个相同的金属泡沫电极的电双层超级电容器设计。

图2B示出电解电容器的构造。

图2C示出具有泡沫活性材料的电解电容器的构造。

图3A-3D示出包括具有金属泡沫电极的赝电容器的赝电容器设计。

图4示出使用涂布有金属氧化物层的金属泡沫电极的硬币型电场赝电容器设计。

具体实施方式

由于化石燃料的消耗增加、对全球环境的更大关注以及对更高质量的电子消费者产品的大力推动，对替代能量转换和存储系统的开发的需求更高。