DE10332791A1 - Electrochemical double-layer capacitor and method for its production - Google Patents
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Abstract
Solche Doppelschichtkondensatoren bestehen üblicherweise aus Kathode und Anode mit dazwischen angeordnetem Elektrolyten. Gemäß der Erfindung erfolgt ein Aufbau als Element in Dünnschichttechnik, wobei die Dicken der Elektroden 5 bis 500 mum betragen, wodurch sich eine Gesamtdicke des Elementes von < 1 mm ergibt. Das Element kann direkt in ein Gehäuse oder an eine Gehäuseinnenseite eines zu versorgenden Gerätes (1) angebracht sein.Such double-layer capacitors usually consist of cathode and anode with electrolyte arranged therebetween. According to the invention, a construction is carried out as an element in thin-film technology, wherein the thicknesses of the electrodes amount to 5 to 500 mum, resulting in a total thickness of the element of <1 mm. The element can be mounted directly in a housing or on a housing inner side of a device to be supplied (1).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrochemischen Doppelschichtkondensator mit Kathode und Anode und dazwischen angeordnetem Elektrolyten. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf zugehörige Verfahren zur Herstellung derartiger Doppelschichtkondensatoren.The The invention relates to an electrochemical double-layer capacitor with cathode and anode and interposed electrolyte. In addition, the invention also relates to associated methods for producing such double-layer capacitors.
Doppelschichtkondensatoren dienen zur Energiespeicherung und insbesondere zur vorübergehenden Stromversorgung („Back up") von mit elektrischer Energie betriebenen Geräten auf unterschiedlichen Gebieten der Technik. Solche Kondensatoren sind in vielerlei Ausbildung bekannt. Im Allgemeinen wird von einer gewickelten Elektrodenanordnung als kompaktes Bauelement für Hochstromanwendungen ausgegangen, worauf die bekannten Kondensatoren optimiert sind.Double-layer capacitors are used for energy storage and especially for temporary Power supply ("Back up ") with electrical Energy powered devices in different fields of technology. Such capacitors are known in many training. Generally it is wound by one Electrode arrangement assumed as a compact component for high-current applications, whereupon the known capacitors are optimized.
Die bekannten Doppelschichtkondensatoren sind aber nicht geeignet für die SMD-Technologie, für Disposable-Anwendungen in der Medizintechnik oder für Systeme, die eine besonders effiziente Raumnutzung bzw. Raumanpassung erfordern.The known double-layer capacitors are not suitable for SMD technology, for disposable applications in medical technology or for Systems that allow a particularly efficient use of space or room adaptation require.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, Doppelschichtkondensatoren in Dünnschichttechnik zu schaffen, die sich für unterschiedliche Anwendungen einsetzen lassen, und zugehörige Herstellungsverfahren anzugeben.From that Based on the object of the invention, double-layer capacitors in thin-film technology create for themselves use different applications, and related manufacturing processes specify.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Zugehörige Herstellungsverfahren für einen solchen Doppelschichtkondensator sind in den Ansprüchen 15, 16 und 18 angegeben. Weiterbildungen des Doppelschichtkondensators bzw. des zugehörigen Herstellungsverfahrens sind Gegenstand der jeweiligen unterschiedlichen Unteransprüche.The Task is inventively by the features of claim 1 solved. Related manufacturing processes for one Such double layer capacitor are in the claims 15, 16 and 18 indicated. Further developments of the double-layer capacitor or the associated Manufacturing process are the subject of each different Dependent claims.
Der erfindungsgemäße Doppelschichtkondensator ist als Element in Dünnschichttechnik aufgebaut, wobei sich bei einer Elektrodendicke zwischen 5 und 500 μm eine Gesamtdicke des Elementes unter 1 mm erreichen lässt. Solche Element können direkt in ein Gehäuse oder an eine Gehäuseinnenseite eines zu versorgenden Gerätes angebracht ist. Eine Verkapselung in einem eigenen Gehäuse ist für das Element unnötig.Of the Double-layer capacitor according to the invention is as an element in thin-film technology constructed, with an electrode thickness between 5 and 500 microns a total thickness of the element below 1 mm. Such element can directly in a housing or to a housing inside a device to be supplied is appropriate. An encapsulation in a separate housing is for the element unnecessary.
Insbesondere dadurch, dass kein eigenes Gehäuse notwendig ist, werden die Nachteile von bekannten Doppelschichtkondensatoren vermieden. Durch die besondere Struktur der Elektroden und deren Anordnung ist eine besonders platzsparender Aufbau möglich. Aufgrund des einfachen Aufbaus des Doppelschichtkondensators sind einfache Methoden zu deren Herstellung geeignet. Diese Herstellungsmethoden ermöglichen eine rationelle und kostengünstige Produktion, wie sie insbesondere für sogenannte Disposable-Anwendungen Voraussetzung sind.Especially in that no own housing is necessary, the disadvantages of known double-layer capacitors avoided. Due to the special structure of the electrodes and their Arrangement is a particularly space-saving design possible. by virtue of The simple construction of the double-layer capacitor is simple Methods for their preparation suitable. These manufacturing methods enable a rational and cost effective Production, as in particular for so-called disposable applications Condition are.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit weiteren Unteransprüchen. Es zeigenFurther Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the figures of exemplary embodiments with reference to the drawing in conjunction with further subclaims. It demonstrate
Gleichwirkende Einheiten haben in den Figuren gleiche Bezugszeichen. Die Figuren werden nachfolgend teilweise gemeinsam beschrieben.Equivalent Units have the same reference numerals in the figures. The figures are described below partially together.
In
den
Der
Elektrolyt in den
In
der
Bei
der Anordnung gemäß den
Durch den dünnen bis ultradünnen Aufbau des Doppelschichtkondensators ist nur ein geringer Materialeinsatz notwendig. Dadurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige Herstellung des Doppelschichtkondensators. Solchermaßen aufgebaute Doppelschichtkondensatoren eignen sich für Disposable-Anwendungen.By the thin one to ultrathin Structure of the double-layer capacitor is only a small amount of material necessary. This results in a simple and inexpensive production of the double-layer capacitor. Such constructed double-layer capacitors are suitable for Disposable applications.
Die
anhand der
Zur Funktionsweise des Doppelschichtkondensators muss der Elektrolyt bestimmte Bedingungen erfüllen. Beispielsweise kann der Elektrolyt protische Eigenschaften besitzen. Der Elektrolyt kann aber auch aprotische Eigenschaften haben. Dabei ist der Elektrolyt üblicherweise wässrig.to Operation of the double-layer capacitor must be the electrolyte meet certain conditions. For example, the electrolyte may have protic properties. The electrolyte can also have aprotic properties. there is the electrolyte usually aqueous.
In
der
Durch
die bipolare Anordnung entsprechend
In
den
In
Es ist möglich, dass derartige Element mit Doppelschichtkondensator unmittelbar auf eine Leiterplatte zu platzieren.It is possible, that such element with double-layer capacitor immediately to place on a printed circuit board.
In
Eine ähnliche platzsparende Anordnung des vorstehend beschriebenen Doppelschichtkondensators ist bei miniaturisierten „In-Ohr"-Hörgeräten möglich, bei dem das Gehäuse und dessen innere Oberfläche eine komplexe Form hat.A similar space-saving arrangement of the double-layer capacitor described above is possible with miniaturized "in-the-ear" hearing aids, at the housing and its inner surface has a complex shape.
Zur Herstellung der beschriebenen Doppelschichtkondensatoren können die Elektroden und/oder der Stromkollektor und/oder der Elektrolyt in einem Siebdruckverfahren erzeugt bzw. auf die Unterlage, wie einem Gehäuse, Platine oder dergleichen, aufgebracht werden. Es ist auch möglich, die Elektroden und/oder die Stromkollektoren und/oder den Elektrolyten in einem Sprühverfahren herzustellen. Dies kann gegebenenfalls auch mit einem angepassten Inc-Yet-Drucker durchgeführt werden. Weiterhin ist es möglich, die Elektroden und/oder die Stromkollektoren und/oder den Elektrolyten durch Druckverfahren, wie Tampondruck oder dergleichen, durch Tauchverfahren oder Schlickergießen zu erzeugen.to Production of the double-layer capacitors described can be Electrodes and / or the current collector and / or the electrolyte in produced by a screen printing or on the surface, such as a Casing, Board or the like, are applied. It is also possible to use the electrodes and / or the current collectors and / or the electrolyte in one spraying manufacture. If necessary, this can also be done with a customized Inc-Yet printer performed become. Furthermore, it is possible the electrodes and / or the current collectors and / or the electrolyte by printing methods such as pad printing or the like by dipping method or slip casting to create.
Alle vorbezeichneten Verfahren zeichnen sich durch die Möglichkeit einer billigen Massenfertigung aus. Damit ergeben sich insgesamt Doppelschichtkondensatoren in ultradünnem Aufbau mit geringem Materialeinsatz. Außer für die bereits beschriebenen Anwendungen lassen sich solche Doppelschichtkondensatoren ggf. auch für Disposable-Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, aber auch bei sog. ID-Tags oder dergleichen dezentralen Anordnungen, die insbesondere kurzzeitig elektrische Energie benötigen, einsetzen.All the above methods are characterized by the possibility of cheap mass production. This results in a total of double-layer capacitors in ultra-thin design with low material usage. Except for the already be Such applications can also be used for disposable applications in medical diagnostics, but also in so-called ID tags or the like of decentralized arrangements, which in particular require a short time of electrical energy.
Mit dem beschriebenen Verfahren kann auch eine Inline-Erzeugung von Doppelschichtkondensatoren bei der SMD-Technik erfolgen. Es lassen sich so an beliebigen Flächen von Gehäusen platzsparend Doppelschichtkondensatoren integrieren.With The described method can also be an inline generation of Double-layer capacitors in the SMD technology done. Let it so on any surfaces of housings Space-saving integration of double-layer capacitors.
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