专利名称：隔离片以及用其制造双电层电容器的方法
技术领域：
本发明涉及双电层电容器(electric double layer capacitor)，尤其涉及用于制造双电层电容器的隔离片，以及制造方法。
背景技术：
通常，通过插入在两个相对放置的电极之间的电介质材料的介电常数来确定常规电容器的电容。
然而，双电层电容器具有不同于使用电介质材料的常规电容器的特性，其中正电荷和负电荷以围绕固体和液体的两个不同层之间的界面的相当短的距离来分布。
围绕界面所形成的层被称作双电层，并且使用它的电容器被归类为双电层电容器。
对于双电层电容器的固体，优选使用具有大的特殊表面区域的材料以便形成更多的双电层来获得大电容。因而，对于固体和液体，可以分别采用表面积大于1000m2/g的活性炭或活性纤维和稀释的硫酸，来产生显著大于常规电容器的较高的电容器的F(法拉)量级的电容。
双电层电容器具有电解电容器和蓄电池之间的中间特性，并且是具有高效率、优良的耐久性、以及快速充电/放电能力的能量存储设备。因此，可以结合常规的蓄电池来使用双电层电容器，或作为可替换的能量存储设备。
此外，双电层电容器可以在短时间内输入/输出能量，从而可以被用于整流器电路、噪声衰减，以及用于电源单元的脉冲产生。而且，相比于其它的电化学电容器，电容器的电容被大大增加，并因此双电层电容器具有高输出的脉冲功率容量和高的能量存储容量。因此，双电层电容器可以被应用于紧凑的电化学的能量存储设备和脉冲功率和峰值功率的高输出的负载均衡。
此外，在其他能量存储设备中，双电层电容器在环境和经济上是更重要的，其使用环保材料，并具有长寿命和高的充电/放电效率。在各种技术领域中，这种双电层被期望用于高附加值装备的高输出的脉冲功率的主电源和辅助电源，比如防务、航天、医疗设备、HEV等等。
图1A是常规双电层电容器的剖面图，示例了双电层电容器的示意结构，和图1B是图1A所示的基本单元的示意图。
参考图1A，双电层电容器1包括至少一个基本单元10。这里，示例了通过连续堆积5个基本单元10所制造的多层单元20。带有引线端子的电极板21被附到放置在最外位置的基本单元10的外表面，并且外壳22覆盖整体。在减压条件下进行封装。
通过在铜板的表面上进行焊接镀，来把引线端子附到电极板21上，并构成扁平电极板主体24和从电极板主体24延伸的带状引线端子25，其中电极板主体24被接合到多层单元20最外的基本单元10的外表面。
参考图1B，基本单元10包括片状形式的多孔隔离器11，相对于隔离器11相对放置的一对集电器薄膜13；放置在隔离器11和集电器薄膜13之间的一对极化电极12；和框架形式的垫圈14，横向地邻接于隔离器11和极化电极13并插入在一对集电器薄膜13之间。基本单元10其中密封有电解溶液。
下面结合参考图2来描述制造基本单元10的方法。
图2示例了制造双电层电容器的一些步骤。
如图2(a)所示，制备集电器薄膜12，并切割到确定的尺寸，如图2(b)所示。集电器薄膜12是导电薄膜，由绝缘树脂和导电材料构成。
接着，如图2(c)所示，框架形式的垫圈被安装在集电器薄膜12的表面上。由于垫圈14被定位在集电器薄膜12的边缘上，一部分的集电器薄膜12暴露在垫圈14的内部。
接着，如图2(d)所示，在暴露的集电器薄膜12的表面上形成极化电极13，并且如图2(e)所示，放置隔离器11以覆盖垫圈的内部。
接着，如图2(f)所示，从图2(a)-图(d)形成的两个中间结构被相对的放置，在其间具有隔离器11。
最后，图2(f)所示的结构被热压缩，以使垫圈14彼此热熔接，来完成图2(g)所示的基本单元。
然而，在包括多个基本单元的基本单元阵列由一个集电器薄膜产生时，具有一个难题，多个隔离器应该精确地对准每个相应的垫圈。因此，需要开发一种方法来容易地和精确地把隔离器设置在它们各自的垫圈上。
发明内容
本发明的目的是提供一种隔离片，以及制造双电层电容器的方法，可以把多个隔离器容易地和精确地设置在它们各自的位置上。
根据本发明优选实施例的隔离片包括多个隔离器；和保持有多个隔离器的树脂薄膜，其中隔离器以预定的间隔被设置在树脂薄膜中。
根据本发明优选实施例的制造双电层电容器的方法包括(a)在集电器薄膜上形成多个极化电极；(b)围绕每个极化电极安装垫圈元件；(c)在垫圈元件上安装上述的隔离片；(d)，相对地设置通过包括步骤(a)和(b)的处理所制备的两个中间结构，在两个结构之间插入隔离片；和(e)热熔接垫圈元件与隔离片的树脂薄膜以结合这两个中间结构。
根据结合下列附图的详细描述将更清晰地理解本发明。
图1A是双电层电容器的剖面图，示例了双电层电容器的示意结构；图1B是图1A所示的基本单元的示意图；图2是示例了制造双电层电容器的一些步骤的视图；图3A是根据本发明优选实施例的隔离片的平面图；图3B是沿着线I-I截取的图3A的隔离器的剖面图；和图4是示例了说明根据本发明优选实施例的双电层电容器的一些步骤的视图。
具体实施例方式
通过结合下列附图的详细描述将更清晰地理解本发明。
图3A是根据本发明优选实施例的隔离片的平面图；图3B是沿着线I-I截取的图3A的隔离片的剖面图。
参考图3A，隔离片31包括树脂薄膜31b和其中以预定距离设置的多个隔离器31a。
优选的，可以将具有离子渗透性和非导电性的多孔薄膜用作隔离器31a，但不限于此。该多孔薄膜是以片状的形式，例如，聚丙烯、聚乙烯、玻璃纤维等等。
参考图3B，配置隔离片31，使得每个隔离器31a被其中的树脂薄膜31b所保持。
优选的，隔离片31的树脂薄膜31b可以由将在下面所描述的在热压的步骤上能与垫圈相熔合的材料所构成，以在热压缩之后阻止通过隔离器31a的电解液的泄漏。用于树脂薄膜31b的优选材料可以是ABS、异丁烯-异戊二烯橡胶(Isobutylene-Isoprene rubber)、聚烯烃基树脂(polyolefin-based resin)等等。
优选的，隔离器31a具有与树脂薄膜31b相同的厚度。
此后，将结合附图描述根据本发明优选实施例的制造双电层电容器的方法。
图4示例了说明根据本发明优选实施例的双电层电容器的一些步骤。
如图4(a)所示，在集电器薄膜33上形成多个极化电极32。极化电极32可以通过以下步骤形成，所述步骤包括例如在集电器薄膜33上安装掩模(未显示)；经掩模中形成的开口，通过喷射经混合构成极化电极的材料例如导电颗粒与粘合剂和溶剂所制备的浆液来形成图案；通过热流烘干图案；和热压缩通过上述步骤形成的结构，但不必受限于此，对于本领域技术人员来说，可以利用各种修改。
粘合剂，极化电极32的一种成分，用来提高导电颗粒的凝聚以及极化电极32和集电器薄膜33之间的粘附，并减少电极的密度(g/cm3)，和减少电极32的成分和集电器薄膜33之间的接触电阻。
羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚氟乙烯(polyvinyl fluoride)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、甲基纤维素(methylcellulose)等等可以被当作粘合剂。
至于导电材料，可以单独或组合使用由粒状乙炔黑(acetyleneblack)、Super P Black、炭黑、活性炭、固体碳粒、软质炭黑、石墨、金属粉末(Al、Pt、Ni、Cu、Au、不锈钢、或包括至少一个前述金属的合金)、或者通过涂层炭黑、活性炭、固体碳粒、软质炭黑或石墨所产生的粉末所构成的组中的一个或多个，但不限于此。
优选的，集电器薄膜33是由苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物树脂(stylene-ethylene-butylene-stylene copolymer resin)构成的导电薄膜，但不限于此。
在集电器薄膜33上形成极化电极32之后，如图4(b)所示，电解溶液被浸渍在真空中的极化电极32中。电解溶液可以是通过将硫酸、氢氧化钾溶解在水中所产生的水性电解溶液等，或者通过将季铵(quaternary ammonium)作为电解质溶解在有机溶剂例如碳酸亚丙基酯(propylene carbonate)中所产生的有机电解溶液。在该实施例中，在安装后述的垫圈34之前浸渍电解溶液，但也可以在安装垫圈34之后浸渍。
接着，如图4(c)所示，安装框架形式的垫圈34，其适于接收极化电极32。垫圈34可以由例如ABS、异丁烯-异戊二烯橡胶或聚烯烃基树脂所构成，优选无色透明的聚烯烃基树脂。
然后，如图4(d)所示，设置根据本发明的上述的隔离片。这里，优选地，相邻隔离器31a之间设置的树脂薄膜31b沿着垫圈34的上表面对准。
接着，如图4(e)所示，通过步骤图4(a)至图4(c)所产生的两个结构被相对地设置，在中间具有隔离片31，并在纵向受到热压缩以热熔接相对设置的两个垫圈34和隔离片31的树脂薄膜31b，借此产生图4(f)的结构设备。垫圈34和隔离片31的树脂薄膜31b的热熔接的区域可以防止经隔离器31的电解溶液的泄漏。
最后，沿着相邻隔离器之间的虚线切割图4(f)的结构，以产生多个基本单元30。
尽管在图中未显示，通过上述的步骤产生的多个基本单元30被顺序的堆叠，并且接着将外部的电极附到设置在最外位置的基本单元30的集电器薄膜31的表面，并接着用外壳将其封装，以产生双电层电容器。
出于示例的目的已经描述了本发明的优选实施例，本领域技术人员应该清楚，在不脱离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。
本发明优点在于，在制造多个基本单元的处理过程中，多个隔离器可以以单一步骤精确地设置到其各自的位置，简化了处理过程并减少了处理时间。
权利要求
1.一种用于制造双电层电容器的隔离片，包括多个隔离器；和树脂薄膜，其保持有多个隔离器，其中将隔离器以预定的间隔设置在树脂薄膜中。
2.根据权利要求1的隔离片，其中该树脂薄膜由热塑性树脂构成。
3.一种制造双电层电容器的方法，包括(a)在集电器薄膜上形成多个极化电极；(b)围绕每个极化电极安装垫圈元件；(c)在垫圈元件上安装权利要求1或权利要求2的隔离器；(d)相对地设置通过包括步骤(a)和(b)的处理所制备的两个中间结构，在这两个结构之间插入隔离片；和(e)使隔离片的树脂薄膜与垫圈元件热熔接以结合这两个中间结构。
4.根据权利要求3的方法，进一步包括(a-1)在步骤(a)和步骤(b)之间用电解溶液来浸渍极化电极。
5.根据权利要求3的方法，进一步包括(b-1)在步骤(b)和步骤(c)之间用电解溶液来浸渍极化电极。
6.根据权利要求3的方法，其中集电器薄膜由包含碳粉的导电树脂薄膜构成。
全文摘要
本发明公开了用于制造双电层电容器的隔离片，以及使用它制造双电层电容器的方法。用于制造双电层电容器的隔离片包括多个隔离器；和树脂薄膜，其保持多个隔离器，其中隔离器以预定的间隔被设置在树脂薄膜中。
文档编号H01G9/155GK1949422SQ20051013581
公开日2007年4月18日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年10月13日
发明者金康润, 李相坤, 徐永起, 李廷勋 申请人:Lg电子株式会社