[发明专利]双电荷层电容器

说明书

本发明是关于具有在可极化的电极与电解质之间的界面上形成的双电荷层的双电荷层电容器。

美国专利USP    4562511公开了一种双电荷层电容器，这种双电荷层电容器如图1所示，将活性碳颗粒冲压成形、或将与适当的粘结剂揉合后的活性碳涂在集电极金属上、或在活性碳纤维上形成铝质的喷镀层而获得可极化的电极1，将这些可极化的电极分别收容于不锈钢容器2中，使可极化的电极1介乎电解液与分离器3而互相面向，金属容器2的开口部分通过密封垫片4而被密封。

现有的另一类型的电容器，如图2所示，是将一非极化的电极5作为其中一个电极。

在这些现有的装置中，作为电解液的溶剂，使用了碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、N-2甲基甲醛、乙酰腈。在阳极极化时，电解液中的不锈钢不能作出完全的钝态而溶解了。由于这个溶解而引起的使电流开始流动的电位是2.3～2.4V，这个电位取决于阴极方面的溶剂的分解电位。由于这个电位比活性碳的氧化势能或在使用了这些有机溶剂的电解液中的电解质的分解电位低，所以在将不锈钢的金属容器2作为集电极的情形下，阳极电位受到不锈钢的溶解电位所限制，由可极化的电极1与电解液所决定的电化学稳定电位范围内的电位3V就不能有效地利用。

例如，当附加一个过剩的电压而漏电流开始增加时，在阴极方面的电极中就检出了多量的铁、镍等，据此可确认到不锈钢的溶解及铁离子从阳极向阴极移动。

如上所述，当使用了不锈钢作金属容器2时，对于有效地利用由活性碳可极化的电极1与电解液所决定的电化学稳定范围内的3V这一电位是困难的。为了得到击穿电压大于3V的双电荷层电容器，必须使用当阳极在所用的溶剂中进行极化时，在与可极化的电极1的活性碳相同程度或更高的电位时流有反应电流的材料、及具有作为容器使用的足够强度的材料。

作为一个例子，是即使在电解液中也形成钝态的钛，如图3所示，它具有比使用不锈钢时更高的击穿电压，在碳酸丙烯酯、四乙基铵光泽镀法的添加剂的电解液中，可扩大反应电流的流通领域约0.8V。但是，由于这时的内部电阻增大，在使用双电荷层电容器时，使电压降变大，所以，不能供实际使用。

本发明是为了解决上述的问题点，提供具有3V以上的击穿电压的双电荷层电容器。

即，本发明具有一装置，该装置在阳极侧的金属容器构件与一导电的电极相接触，并在电解质的内表面上设置了铝层。这样，当铝层在电解质的表面形成时，由于附加电压在铝层上，便形成了氧化膜，在一度被附加了电压的范围内没有反应电流通过，所以能阻止溶解反应。这样，便可获得即使附加3V的电压，对于电化学也是稳定的双电荷层电容器。

还有，由于在3V程度的低电压时，氧化铝膜的厚度薄、电阻低，所以没有发现如使用钛时的内部电阻上升的现象。这时，由于集电极金属也兼作容器的材料，所以必须具有作为容器材料的足够强度。但如果只用铝来作为容器材料，那么，它的强度就不足够了，而且由于制品的尺寸使容器材料的厚度受到限制，不能过分增加其厚度。因此，在这些限制条件下，把作为外部端子，在电气连接上没有问题，而且有足够强度的不锈钢与铝配合使用就变得有效了。

图1、图2是表示现有的双电荷层电容器的截面图，图3是将不锈 钢与钛作为集电极的双电荷层电容器的电位-电流特性图，图4是表示本发明的双电荷层电容器的一实施例的截面图，图5～图7是分别表示本发明的其他实施例的截面图。

下面将参照图4～图7，对本发明的实施例加以说明。

首先，图4所示的是在由活性碳纤维的布，或将活性碳粉末与粘合剂揉合成形的可极化的电极6的一面上，以等离子喷镀等方法形成铝质的导电的电极7，将上述可极化的电极6装入在其内表面形成有铝质层8的不锈钢的金属容器构件9、10之内，并通过点焊将导电的电极7接于金属容器构件9、10的内表面。将在阴极方面的作为反电极的可极化的电极6浸渍过在碳酸丙烯酯中加有10%重量的四乙基四氟硼酸铵的电解液，并在可极化的电极6之间设置离子透过性的分离器11。在两个金属容器构件9、10的开口周边部分配上密封垫片12，将金属容器构件10的周边部分以卷边加工进行密封。

图5所示的是在阳极的金属容器构件10的内面没有形成铝层8的实施例。

图6所示的是在图4所示的实施例中，作为阴极的电极，使用了锂等非极化的反电极13，在金属容器构件9、10的内面分别形成了铝层8。

图7所示的是使用非极化的电极作为反电极13，而在这个反电极13方面的金属容器构件10的内表面，不设置铝质层8的实施例。

作为金属容器构件9、10，除使用不锈钢外，也可以用铁、镍、钛、铜合金等。