DE69838163T2 - Electric double layer capacitor and manufacturing process - Google Patents

Description

Bereich der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen doppelschichtigen Kondensator, welcher polarisierbare Elektroden einsetzt, umfassend gut integrierte polarisierbare Elektroden- und Kollektorschichten, und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kondensators.The The present invention relates to an electric double-layered Capacitor using polarizable electrodes comprising well integrated polarizable electrode and collector layers, and to a method of making such a capacitor.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Herkömmliche elektrische doppelschichtige Kondensatoren kommen in verschiedenen Typen vor. Beispiele sind Knopf- und Cointypen, in welchen der Seperator zwischen das Elektrodenpaar eingefügt ist, und dies, zusammen mit dem Elektrolyt, ist innerhalb von einem Metallgehäuse, mit einer Dichtungsplatte und einer Dichtung versiegelt, welche die beiden voneinander trennt; Wickeltypen, in welchen die Elektroden und der Seperator aufgewickelt sind, um eine elektrische Doppelschichtkondensatoreinheit zu bilden, welche dann in ein Metallgehäuse gegeben und mit einem Elektrolyt imprägniert wird; und Stapeltypen, in welchen eine Vielzahl von rechteckigen Elektroden und Seperatoren, die zwischen die Elektroden eingefügt sind, sich abwechselnd überlagern, um ein Elektrodenlaminat herzustellen, wobei ein positiver Elektrodenleiter mit dem positiven Ende und ein negativer Elektrodenleiter mit dem negativen Ende verbunden ist, um eine elektrische Doppelschichtkondensatoreinheit herzustellen, welche dann in ein Metallgehäuse gegeben wird, mit einem Elektrolyt imprägniert wird und versiegelt wird.conventional Electric double-layer capacitors come in different Types in front. Examples are button and joint types in which the separator is inserted between the pair of electrodes, and this, together with the electrolyte, is within a metal housing, with a sealing plate and a seal sealed, which the separating them from each other; Winding types in which the electrodes and the Seperator are wound around an electric double-layer capacitor unit to form, which is then placed in a metal case and with an electrolyte waterproof becomes; and stack types in which a variety of rectangular Electrodes and separators inserted between the electrodes, overlap alternately, to produce an electrode laminate, wherein a positive electrode conductor with the positive end and a negative electrode conductor with the negative end is connected to an electric double-layer capacitor unit manufacture, which is then placed in a metal housing, with a Electrolyte impregnated is and is sealed.

Elektrische Doppelschichtkondensatoren für die Verwendung bei leistungsstarken Anwendungen wie bei Automobilen müssen Energiedichten besitzen, sodass sie sowohl eine hohe Kapazität als auch einen geringen Innenwiderstand erreichen, und sie müssen auch hohe Outputdichten haben. Mit dem Ziel diese Anforderungen zu erfüllen wurden Forschungen in der Richtung angestellt, dünnere Filme und einen vergrößerten Oberflächenbereich herzustellen, um den entgegen gesetzten Elektrodenbereich zu vergrößern. Für die Elektroden ist es auch nötig integrierte Kollektoren zu haben. Die Massenproduktion ist eine weitere Anforderung an einen elektrischen doppelschichtigen Kondensator.electrical Double layer capacitors for Use in high-performance applications such as automobiles have to Have energy densities, so they have both a high capacity and achieve a low internal resistance, and they also have to have high output densities. With the goal these requirements were fulfilled Research in the direction employed, thinner films and an increased surface area to increase the opposite electrode area. For the electrodes it is also necessary to have integrated collectors. Mass production is one further requirement for an electric double-layer capacitor.

Die Elektroden, die in herkömmlichen elektrischen doppelschichtigen Kondensatoren verwendet werden, werden gewöhnlich durch (1) ein Verfahren hergestellt, in welchem eine Mischung aus einer Pasten- oder Tintenform, die das Elektrodenmaterial enthält, auf den Kollektor durch Beschichtung oder andere Mittel aufgetragen wird, getrocknet (Lösungsmittelentfernung) und dann kalandert wird und dergleichen oder (2) ein Verfahren, in welchem ein Sheet, das als das Elektrodenmaterial dienen wird, als erstes hergestellt wird und dieses wird dann mit dem Kollektor unter Verwendung einer Kalanderwalze oder dergleichen zusammengefasst. Der größte Nachteil bei diesen Verfahren ist die fragliche Fähigkeit einen guten Kontakt zwischen dem Kollektor und dem Elektrodenmaterialpulver herzustellen. Techniken, die wirksam für die Herstellung eines elektrischen doppelschichtigen Kondensator sind, der einen guten Kontakt zwischen dem Kollektor hat und dem Elektrodenmaterial hat und einen geringen Innenwiderstand aufweist, schließen die Vergrößerung des Kontaktsbereichs und die Erzeugung einer adäquaten gegenseitigen Durchdringung zwischen dem Kollektor und dem Elektrodenmaterial ein.The Electrodes used in conventional electric double-layer capacitors are used usually by (1) preparing a process in which a mixture of a paste or ink form containing the electrode material applied to the collector by coating or other means is dried (solvent removal) and then calendered and the like or (2) a method in which a sheet that will serve as the electrode material is made first and this is then with the collector summarized using a calender roll or the like. Of the biggest disadvantage In these methods, the ability in question is a good contact between the collector and the electrode material powder. Techniques that are effective for the manufacture of an electric double-layer capacitor which has good contact between the collector and the electrode material has and has a low internal resistance, close the Magnification of the Contact area and creating an adequate mutual penetration between the collector and the electrode material.

Spezifische Beispiele für Verfahren, die unter (1) fallen, sind ein Verfahren, in welchem eine Paste, die aus einem Pulver aus Aktivkohle, einem Fluorpolymer und Methylalkohol besteht, auf ein Aluminiumnetz geschichtet wird, welches als der Kollektor dient ( Japanische offen gelegte Patentanmeldung 4-162510 ); ein Verfahren, in welchem ein Schlamm, der durch die Zugabe einer wässerigen Lösung aus Carboxymethylcellulose und einer gemischten Lösung, die ein Pulver aus Aktivkohle, Acetylenruß, Wasser und Methanol enthält, hergestellt wird, auf die aufgeraute Oberfläche einer Aluminiumfolie, die als ein Kollektor dient, aufgetragen wird ( Japanische offen gelegte Patentanmeldung 4-162510 ); und ein Verfahren, in welchem eine Mischung aus Polyvinylpyrrolidon und einer wässerigen Dispersion aus Polytetrafluorethylen, als ein Bindemittel, zu dem Aktivkohlepulver und dem Acetylenruß zugegeben wird, und diese wird auf ein Aluminium expandiertes Metall aufgetragen, welches als der Kollektor dient ( US Patent 4,327,400 ). Spezifische Beispiele für Verfahren, die unter (2) fallen, sind ein Verfahren, in welchem ein Elektrodenmaterialsheet aus Aktivkohlepulver, einem leitenden Mittel und Polytetrafluorethylen, welches als ein Bindemittel zum Verbinden verwendet wird, hergestellt ist, wobei das Elektrodenmaterialsheet einem Kollektor überlagert ist, der aus einer Metallfolie mit einer durch Ätzen aufgerauten Oberfläche, einem expandiertem Metall oder anderen Materialien besteht, und dann durch eine Kalanderwalze geführt wird, um eine dünne Elektrode herzustellen ( Japanische Patentveröffentlichung 54-12630 ).Specific examples of processes falling under (1) are a process in which a paste consisting of a powder of activated carbon, a fluoropolymer and methyl alcohol is coated on an aluminum net serving as the collector ( Japanese Laid-Open Patent Application 4-162510 ); a method in which a slurry prepared by adding an aqueous solution of carboxymethyl cellulose and a mixed solution containing a powder of activated carbon, acetylene black, water and methanol onto the roughened surface of an aluminum foil serving as a collector , is applied ( Japanese Laid-Open Patent Application 4-162510 ); and a method in which a mixture of polyvinylpyrrolidone and an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene, as a binder, is added to the activated carbon powder and the acetylene black, and this is applied to an aluminum-expanded metal serving as the collector ( U.S. Patent 4,327,400 ). Specific examples of methods falling under (2) are a method in which an electrode material sheet is made of activated carbon powder, a conductive agent and polytetrafluoroethylene which is used as a binder for bonding, the electrode material sheet being superimposed on a collector consists of a metal foil with an etched surface, an expanded metal or other materials, and then passed through a calender roll to produce a thin electrode ( Japanese Patent Publication 54-12630 ).

Da dieses Elektrodenmaterial eigentlich ein Pulveraggregat ist, kann seine Oberfläche dargestellt werden, als hätte sie extrem kleine Gipfel und Täler. Dementsprechend entsteht der Kontakt zwischen der Kollektoroberfläche und der Elektrodenoberfläche in einer Punktkontaktkonfiguration. Wo die Oberfläche der Metallfolie, die als der Kollektor dient, aufgeraut wurde, reduziert der vergrößerte Oberflächenbereich den Innenwiderstand des elektrischen doppelschichtigen Kondensators.There this electrode material is actually a powder aggregate can its surface be presented as if they are extremely small peaks and valleys. Accordingly, the contact between the collector surface and the electrode surface in a point contact configuration. Where the surface of the Metal foil, which serves as the collector, was roughened, reduced the increased surface area the internal resistance of the electric double-layered capacitor.

Es kann jedoch nicht angenommen werden, dass der Kontaktbereich angemessene Level erreicht, selbst dort, wo die Kollektoroberfläche aufgraut worden ist. Die Bindungsstärke zwischen dem Elektrodenmaterialsheet und dem Kollektor ist nicht ausreichend, um dem Einführungszug und dem Aufwinden während der kontinuierlichen Herstellung von Elektroden in Rollenform Stand zu halten, und der Kontakt neigt dazu mit der Zeit nachzulassen.It However, it can not be assumed that the contact area is adequate Level reached, even where the collector surface is gray has been. The bond strength between the electrode material sheet and the collector is not sufficient to the introductory train and curling up during the continuous production of electrodes in roll form and contact tends to fade over time.

In einem Kollektor, der aus einem expandierten Metall oder dergleichen besteht, ausgestattet mit Öffnungen, wird der Kontakt dadurch verbessert, indem das Elektrodenmaterial veranlasst wird in die Öffnungen, die in dem Kollektor bereitgestellt sind, einzudringen. Die Vergrößerung der Öffnungsgröße jedoch, um das Eindringen zu erleichtern, hat den Effekt die Festigkeit und den Einheitsquerschnitt des Kollektors zu verringern, wodurch der Widerstand des Kollektors vergrößert wird. Folglich ist der Effekt bei der Verringerung des Innenwiderstands des elektrischen doppelschichtigen Kondensators weniger als erwartet.In a collector made of expanded metal or the like exists, equipped with openings, the contact is thereby improved by the electrode material is initiated into the openings, the provided in the collector are to penetrate. The enlargement of the opening size, however, to facilitate penetration, the effect has the strength and to reduce the unit cross section of the collector, thereby the resistance of the collector is increased. Consequently, the Effect of reducing the internal resistance of the electric double-layer capacitor less than expected.

Das EP 0 660 346 A1 offenbart einen elektrischen doppelschichtigen Kondensator, der polarisierbare Elektroden umfasst, die auf beiden Seiten eines leitenden Materials durch die Verwendung eines leitenden Klebstoffs haften. Die polarisierbaren Elektroden werden durch ein Kohlenstoffmaterial gebildet, das im Wesentlichen aus Aktivkohle, amorphen Kohlenstoff und expandiertem Graphit zusammengesetzt ist. Der leitende Klebstoff ist im Wesentlichen aus einem Harz und expandiertem Graphit zusammengesetzt. Als das leitende Kollektormaterial wird Glaskohlenstoff verwendet.The EP 0 660 346 A1 discloses an electric double layer capacitor comprising polarizable electrodes adhered to both sides of a conductive material through the use of a conductive adhesive. The polarizable electrodes are formed by a carbon material composed essentially of activated carbon, amorphous carbon and expanded graphite. The conductive adhesive is composed essentially of a resin and expanded graphite. Glassy carbon is used as the conductive collector material.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des Vorhergegangenen entwickelt und ist beabsichtigt einen elektrischen doppelschichtigen Kondensator, der einen geringen Innenwiderstand aufweist und mit polarisierbaren Elektroden ausgestattet ist, bereitzustellen, in welchem der Kollektor und das Elektrodenmaterial fest auf eine Weise integriert sind, um eine ausreichende Bindungsstärke und einen guten Kontakt herzustellen.The The present invention has been developed in view of the foregoing and is intended an electrical double-layer capacitor, which has a low internal resistance and with polarizable Electrode is equipped to provide, in which the collector and the electrode material is firmly integrated in a manner for a sufficient binding strength and make a good contact.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der elektrische doppelschichtige Kondensator, welcher die vorliegende Erfindung betrifft, ist ein elektrischer doppelschichtiger Kondensator, wie er in Anspruch 1 definiert ist. Vorzugsweise schließen die polarisierbaren Elektroden, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind, mit Ausnahme von den zwei Endmitgliedern, ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material ein, das auf beiden Seiten der Kollektorschicht eingefügt ist, während es die besagten polarisierbaren Elektrodenschichten daran laminiert, und das kohlenstoffbasierte leitende Material in die Hohlräume der besagten polarisierbaren Elektrodenschichten eindringt.Of the electric double-layer capacitor, which is the present Relates to an electrical double-layer capacitor, as defined in claim 1. Preferably close the polarizable electrodes arranged in a series arrangement are carbon-based, with the exception of the two final members conductive material on both sides of the collector layer added is while it laminates said polarizable electrode layers thereon, and the carbon-based conductive material into the cavities of the penetrates said polarizable electrode layers.

Vorzugsweise ist die Porosität der polarisierbaren Elektrodenschicht 40 bis 90 % und die maximale Porengröße 0,5 bis 20 μm. Die Kollektorschicht besteht vorzugsweise aus wenigstens einem Metalltyp, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Aluminium, Edelstahl, Titan und Tantal, und die Form einer Folie, Platte, Sheets, gestreckt, gestanzt oder eines Gewebes annimmt. Das kohlenstoffbasierte leitende Material besteht vorzugsweise aus einem leitenden Material und einem Bindemittel. Das leitende Material ist vorzugsweise Graphit oder Kohlenschwarz. Das Graphit oder Kohlenschwarz hat vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,5 bis 50 μm. Das Bindemittel besteht vorzugsweise aus wenigstens einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus thermoplastischen Harzen, Cellulosederivaten und Wasserglas.Preferably is the porosity the polarizable electrode layer 40 to 90% and the maximum Pore size 0.5 to 20 μm. The Collector layer is preferably made of at least one metal type, who is selected from the group is made up of aluminum, stainless steel, titanium and tantalum, and the Shape of a foil, plate, sheets, stretched, punched or one Tissue assumes. The carbon-based conductive material consists preferably of a conductive material and a binder. The conductive material is preferably graphite or carbon black. The graphite or carbon black preferably has an average particle size of 0.5 up to 50 μm. The binder is preferably made of at least one material, selected from the group consisting of thermoplastic resins, cellulose derivatives and water glass.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung sollte durch die folgende Beschreibung offensichtlich werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen:The Process of the present invention should be understood by the following description become obvious when in conjunction with the accompanying Drawings in which:

1 eine Darstellung der Beschaffenheit der polarisierbaren Elektrode in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 1 Fig. 10 is an illustration of the nature of the polarizable electrode in an embodiment of the present invention.

2 eine vereinfachte Darstellung der Beschaffenheit einer einzelnen Einheit des elektrischen doppelschichtigen Kondensator in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 2 a simplified representation of the nature of a single unit of the electric double-layer capacitor in an embodiment of the present invention.

3 eine vereinfachte Darstellung der Beschaffenheit von einem elektrischen doppelschichtigen Kondensator der vorliegenden Erfindung ist, welche die Einheit einsetzt, die in 2 dargestellt ist. 3 FIG. 3 is a simplified illustration of the nature of an electrical double-layer capacitor of the present invention employing the device disclosed in US Pat 2 is shown.

4 ist ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform für ein Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Erfindung. 4 FIG. 12 is a schematic diagram of one embodiment of a method of making the present invention. FIG.

5 ist ein schematisches Diagramm für eine weitere Ausführungsform für ein Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Erfindung. 5 FIG. 10 is a schematic diagram of another embodiment of a method of making the present invention. FIG.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description the invention

Als Erstens wird die in dem elektrischen doppelschichtigen Kondensator eingesetzte polarisierbare Elektrode, welche die vorliegenden Erfindung betrifft, beschrieben werden.When First, the in the electric double-layer capacitor used polarizable electrode, which is the present invention relates to described.

Der elektrische doppelschichtige Kondensator, welcher in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, ist durch eine Metallkollektorschicht, die auf beide Seiten einer polarisierbaren Elektrodenschicht laminiert ist, welche aus einem porösen Sheet, das im Wesentlichen aus Aktivkohle besteht, hergestellt ist, und einen Separator gekennzeichnet, der zwischen zwei oder mehrere solcher Kollektor-Elektroden-Anordnungen eingefügt ist, wo ein haftendes kohlenstoffbasiertes leitendes Material zwischen den polarisierbaren Elektrodenschichten und den Kollektor angeordnet ist und in die Hohlräume in der polarisierbaren Elektrodenschicht eindringt.Of the electric double-layer capacitor, which in the present Invention is used by a metal collector layer, laminated on both sides of a polarizable electrode layer which is made of a porous Sheet, which consists essentially of activated carbon, is manufactured, and a separator characterized between two or more such collector-electrode assemblies where an adhesive carbon-based conductive material between the polarizable electrode layers and the collector is arranged and into the cavities in the penetrates polarizable electrode layer.

Das poröse Sheet, welches die polarisierbare Elektrodenschicht darstellt, wird hergestellt, indem ein Pulver aus Aktivkohle mit einem geeigneten Kohlenschwarz, Polytetrafluorethylen oder einem anderen Pulver kombiniert wird, Ethanol, Öl oder dergleichen zu der Mischung zugegeben wird und das Produkt walzenkalandert oder einem anderen Verfahren unterworfen wird.The porous Sheet, which represents the polarizable electrode layer becomes prepared by adding a powder of activated carbon with a suitable Carbon black, polytetrafluoroethylene or another powder combined will, ethanol, oil or the like is added to the mixture and the product roll calendered or subjected to another process.

Das poröse Sheet, welches die poarisierbare Elektrodenschicht darstellt, hat eine Porosität, die von 40–90 % und vorzugsweise von 60–80 % reicht. Wo die Porosität unter 40 % ist, dringt das kohlenstoffbasierte leitende Material schlecht in die Hohlräume der polarisierbaren Elektrodenschicht ein. Bei über 90 % neigt das kohlenstoffbasierte leitende Material dazu sehr weit in die Poren der polarisierbaren Elektrodenschicht einzudringen, mit dem Ergebnis, dass das kohlenstoffbasierte leitende Material nicht bereitwillig an der Grenzfläche Kollektor-polarisierbare Elektroden bleibt und die Aktivkohle-Poreninnenbereiche mit dem kohlenstoffbasiertem leitenden Material bedeckt werden. Als ein Ergebnis wird die Funktion des Kondensators beeinträchtigt. Der Durchmesser der größten Poren (maximale Porengröße) sollte 0,5 bis 20 μm sein. Wo die maximale Porengröße kleiner als 0,5 μm ist, dringt das kohlenstoffbasierte leitende Material schlecht in die Hohlräume der polarisierbaren Elektrodenschicht ein. Wo sie 20 μm übersteigt, neigt das kohlenstoffbasierte leitende Material dazu sehr weit in die Poren der polarisierbaren Elektrodenschicht einzudringen, mit dem Ergebnis, dass das kohlenstoffbasierte leitende Material nicht bereitwillig an der Grenzfläche Kollektor-polarisierbare Elektrode bleibt und die Aktivkohle-Poreninnenbereiche mit dem kohlenstoffbasierten leitenden Material bedeckt werden. Als ein Ergebnis wird die Funktion des Kondensators beeinträchtigt.The porous Sheet, which represents the poarisable electrode layer has a porosity, those from 40-90 % and preferably from 60-80 % enough. Where the porosity below 40%, penetrates the carbon-based conductive material bad in the cavities the polarizable electrode layer. At over 90%, the carbon-based tends conductive material very far into the pores of the polarizable Penetrate electrode layer, with the result that the carbon-based conductive material is not readily collector-polarizable at the interface Electrodes remain and the activated carbon pore inner areas with the carbon-based conductive material. As a As a result, the function of the capacitor is impaired. Of the Diameter of the largest pores (maximum pore size) should 0.5 to 20 μm be. Where the maximum pore size is smaller than 0.5 μm is the carbon-based conductive material penetrates badly the cavities the polarizable electrode layer. Where it exceeds 20 μm, The carbon-based conductive material tends to go very far into this to penetrate the pores of the polarizable electrode layer, with the result that the carbon-based conductive material is not willingly at the interface Collector polarizable electrode remains and the activated carbon pores inner areas be covered with the carbon-based conductive material. When a result will affect the function of the capacitor.

Die Metallkollektorschicht besteht vorzugsweise aus einem Metall wie Aluminium, Edelstahl, Titan und Tantal. Das Metall nimmt vorzugsweise die Form einer Folie, Platte, Sheets, gestreckt, gestanzt oder eines Gewebes an; eine Folie wird besonders bevorzugt.The Metal collector layer is preferably made of a metal such as Aluminum, stainless steel, titanium and tantalum. The metal preferably takes the shape of a foil, plate, sheets, stretched, punched or one Fabric on; a film is particularly preferred.

Das kohlenstoffbasierte leitende Material, welches zwischen die polarisierbare Elektrodenschicht und die Kollektorschicht eingefügt ist, hat die Funktion den elektrischen Kontakt zwischen den Kollektoroberflächen einerseits und den Außen- und Innenoberflächen der polarisierbaren Elektrodenschicht andererseits herzustellen, sowie eine Bindungsfunktion. Insbesondere dringt auf der Seite der polarisierbaren Elektrodenschicht, das kohlenstoffbasierte leitende Material in die Poren in der polarisierbaren Elektrodenschicht ein, was einen Verankerungseffekt erzeugt, der sowohl die Bindungsfestigkeit als auch der Leitfähigkeit verbessert. Dementsprechend wird ein ausreichender elektrischer Kontakt zwischen den polarisierbaren Elektrodenschicht und der Kollektorschicht bereitgestellt, wodurch der Bedarf für ein Verfahren umgangen wird, um den Kollektorkontaktbereich zu vergrößern oder um Öffnungen für eine angemessene gegenseitige Durchdringung des Kollektors und Elektrodenmaterials bereitzustellen.The carbon-based conductive material, which is between the polarizable Electrode layer and the collector layer is inserted, the function has the electrical contact between the collector surfaces on the one hand and the outside and interior surfaces the polarizable electrode layer on the other hand produce as well as a binding function. In particular, on the side of the polarizable electrode layer, the carbon-based conductive Material into the pores in the polarizable electrode layer, which produces an anchoring effect that enhances both the bond strength as well as the conductivity improved. Accordingly, a sufficient electric Contact between the polarizable electrode layer and the collector layer which circumvents the need for a process, to increase the collector contact area or openings for one adequate mutual penetration of the collector and electrode material provide.

Das kohlenstoffbasierte leitende Material besteht aus Graphit, Kohlenschwarz oder einem anderen leitenden Material, kombiniert mit einem Bindemittel. Beispiele für Bindemittel sind Wasserglas; das Natriumsalz oder Ammoniumsalz von Carboxymethylcellulose oder andere Cellulosederivate; und Polyvinylalkohol, Polyvinylbutyral, Polyvinylacetat, Polybis(polybuten) oder ein anderes thermoplastisches Harz.The carbon-based conductive material is made of graphite, carbon black or other conductive material combined with a binder. Examples of binders are water glass; the sodium salt or ammonium salt of carboxymethylcellulose or other cellulose derivatives; and polyvinyl alcohol, poly vinyl butyral, polyvinyl acetate, polybis (polybutene) or another thermoplastic resin.

Das leitende Graphit- oder Kohlenschwarzmaterial hat vorzugsweise eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,5 bis 50 μm. Wo die durchschnittliche Partikelgröße größer als 50 μm ist, neigt das kohlenstoffbasierte leitende Material schlecht in die Hohlräume der polarisierbaren Elektrodenschicht einzudringen. Wo sie kleiner als 0,5 μm ist, neigt das kohlenstoffbasierte leitende Material dazu sehr weit in die Poren der polarisierbaren Elektrodenschicht einzudringen, mit dem Ergebnis, dass das kohlenstoffbasierte leitende Material nicht bereitwillig an der Grenzfläche Kollektor-polarisierbare Elektroden bleibt und die Aktivkohlepartikel mit dem kohlenstoffbasierten leitenden Material bedeckt werden. Die Aktivkohle-Poreninnenbereiche sind folglich nicht zugänglich und als ein Ergebnis ist die Funktion des Kondensators beeinträchtigt.The conductive graphite or carbon black material preferably has one average particle size of 0.5 up to 50 μm. Where the average particle size is greater than 50 μm, the carbon-based one tends conductive material bad in the cavities of the polarizable electrode layer penetrate. Where it is less than 0.5 μm, the carbon-based one tends conductive material very far into the pores of the polarizable Penetrate electrode layer, with the result that the carbon-based conductive material is not readily collector-polarizable at the interface Electrodes remain and the activated carbon particles with the carbon-based be covered conductive material. The activated carbon pore inner areas are therefore not accessible and as a result, the function of the capacitor is impaired.

Das kohlenstoffbasierte leitende Material, das in den Hohlräumen der polarisierbaren Elektrodenschicht vorhanden ist, füllt 0,5 %–10 % und vorzugsweise 1 %–5 % des Gesamthohlraumvolumens in der polarisierbaren Elektrodenschicht auf. Mengen unter 0,5 % erzeugen eine Oberflächenkontaktkonfiguration zwischen dem Kollektor und der polarisierbaren Elektrode, in welcher der Raum, mit Ausnahme von den Kontaktpunkten von dem Pulver der polarisierbaren Elektrode mit der Metallfolie der Kollektorschicht, nicht angemessen ausgefüllt ist, was es schwierig macht den Kontaktbereich durch einen vergrößerten Oberflächenkontakt zu verbessern. Umgekehrt können Mengen, die 10 % übersteigen, während sie den Oberflächenkontakt verbessern, zu Aktivkohle-Poreninnenbereichen fuhren, die mit dem kohlenstoffbasierten leitenden Material bedeckt sind, was als ein Ergebnis die Kondensatorfunktion beeinträchtigt.The Carbon based conductive material that is in the cavities of the polarizable electrode layer is present, fills 0.5 % -10% and preferably 1% -5 % of the total void volume in the polarizable electrode layer on. Levels below 0.5% create a surface contact configuration between the collector and the polarizable electrode, in which the Space, except for the contact points of the polarizable powder Electrode with the metal foil of the collector layer, not appropriate filled out which makes it difficult to contact area due to increased surface contact improve. Conversely, you can Quantities exceeding 10%, while they make the surface contact improve, to activated carbon pore inner areas which covered with the carbon-based conductive material which, as a result, affects the capacitor function.

Das kohlenstoffbasierte leitende Material sollte zu 0,15 bis 30 %, vorzugsweise zu 0,25 bis 15 % der Dicke der polarisierbaren Elektrodenschicht eindringen, wie durch eine Rasterelektronenmikroskopie bestimmt wurde.The Carbon-based conductive material should be 0.15 to 30%, preferably to 0.25 to 15% of the thickness of the polarizable electrode layer as determined by scanning electron microscopy.

Die polarisierbare Elektrode, welche die oben beschriebene Beschaffenheit hat, kann durch ein Verfahren wie das Folgende hergestellt werden.The polarizable electrode having the above-described constitution can be made by a process such as the following.

Als erstes wird eine Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material, hergestellt durch das Dispergieren des kohlenstoffbasierten leitenden Materials in einem Dispersionsmedium, auf die Oberfläche des Sheets, welches die polarisierbare Elektrodenschicht darstellt (nachstehend mit „polarisierbares Elektrodenmaterialsheet" bezeichnet), auf die Kollektoroberfläche oder auf beide aufgetragen.When first becomes a solution from the carbon-based conductive material produced by dispersing the carbon based conductive material in a dispersion medium, on the surface of the sheet containing the polarizable electrode layer (hereinafter referred to as "polarizable Electrode material sheet "), on the collector surface or applied to both.

Hier kann Wasser, ein niedriger Alkohol oder dergleichen als das Dispersionsmedium zur Herstellung der Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material verwendet werden. Die Konzentration des leitenden Materials ist vorzugsweise 20–30 Gew.-%. Die Verwendung einer Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material, welche eine Zusammensetzung ähnlich zu jener hat, die in Tabelle 1 angegeben ist, ist bevorzugt. Günstige Ergebnisse werden erhalten, indem eine zweckdienliche Zusammensetzung ausgewählt wird und sie in Konzentrationen verwendet wird, die weiter auf einen Beträge verdünnt sein können, die von 1/1 bis 1/30 reichen (und folglich bis zum 30-fachen von dem Angewendeten). Leitendes Material (durchschnittliche Partikelgröße Bindemittel Dispersionsmedium Andere 1 natürliches Graphit (3 μm) 20–30 Gew.-% Carboxymethyl-Cellulose-Na-Salz 4–16 Gew.-% Wasser 50–75 Gew.-% Ammoniak mehrere Gew.-% 2 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Methylcellulose 5–20 Gew.-% Isopropylalkohol 45–75 Gew.-% 3 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Polyvinylalkhohl 5–20 Gew.-% Isopropylalkohol 45–75 Gew.-% 4 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Polyvinylbutyral 5–20 Gew.-% Isopropylalkohol 45–75 Gew.-% 5 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Polyvinylacetal 5–20 Gew.-% Isopropylalkohol 45–75 Gew.-% 6 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Polybis-(polybutylen) 5–20 Gew.-% Isopropylalkohol 45–75 Gew.-% 7 natürliches Graphit (3 μm) 20–30 Gew.-% Acrylharz-Styrolpolymer 2–8 Gew.-% Wasser 50–75 Gew.-% Ammoniak mehrere Gew.-% 8 natürliches Graphit (3 μm) 25–30 Gew.-% Wasserglas 5–20 Gew.-% Wasser 45–75 Gew.-% 9 natürliches Graphit (60 μm) 20–30 Gew.-% Carboxymethyl-Cellulose-Na-Salz 4–16 Gew.-% Wasser 50–75 Gew.-% Ammoniak mehrere Gew.-% 10 Acetylenruß (40 μm) 20–30 Gew.-% Carboxymethyl-Cellulose-Na-Salz 4–16 Gew.-% Wasser 50–75 Gew.-% Ammoniak mehrere Gew.-% Here, water, a lower alcohol or the like may be used as the dispersion medium for preparing the solution of the carbon-based conductive material. The concentration of the conductive material is preferably 20-30% by weight. The use of a solution of the carbon-based conductive material having a composition similar to that given in Table 1 is preferred. Favorable results are obtained by selecting an appropriate composition and using it in concentrations which may be further diluted to an amount ranging from 1/1 to 1/30 (and thus up to 30 times the applied one). Conductive material (average particle size binder dispersion medium Other 1 natural graphite (3 μm) 20-30% by weight Carboxymethyl cellulose Na salt 4-16% by weight Water 50-75% by weight Ammonia several% by weight 2 natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Methylcellulose 5-20% by weight Isopropyl alcohol 45-75% by weight 3 natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Polyvinylalk hollow 5-20% by weight Isopropyl alcohol 45-75% by weight 4 natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Polyvinyl butyral 5-20% by weight Isopropyl alcohol 45-75% by weight 5 natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Polyvinyl acetal 5-20% by weight Isopropyl alcohol 45-75% by weight 6 natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Polybis- (polybutylene) 5-20% by weight Isopropyl alcohol 45-75% by weight 7 natural graphite (3 μm) 20-30% by weight Acrylic resin styrene polymer 2-8% by weight Water 50-75% by weight Ammonia several% by weight 8th natural graphite (3 μm) 25-30% by weight Water glass 5-20% by weight Water 45-75% by weight 9 natural graphite (60 μm) 20-30% by weight Carboxymethyl cellulose Na salt 4-16% by weight Water 50-75% by weight Ammonia several% by weight 10 Acetylene black (40 μm) 20-30% by weight Carboxymethyl cellulose Na salt 4-16% by weight Water 50-75% by weight Ammonia several% by weight

Die Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material kann auf die Laminationsseite von entweder dem polarisierbaren Elektrodenmaterialsheet oder dem Kollektor oder auf beide Seiten aufgetragen werden. Das bevorzugte Verfahren ist die Lösung wenigstens auf die Laminationsseite des Kollektors aufzutragen. Das polarisierbare Elektrodenmaterialsheet ist eigentlich ein Pulveraggregat und es sind über die gesamte Oberfläche des polarisierbaren Elektrodenmaterialsheets Spitzen und Mulden vorhanden. Folglich ist es möglich, indem das kohlenstoffbasierte leitende Material zwischen die polarisierbare Elektrodenschicht und die Kollektorschicht eingefügt wird, den Raum, mit Ausnahme der Kontaktpunkte von dem Pulver der polarisierbaren Elektrode mit dem Kollektor, aufzufüllen, wodurch der Kontakt dahingehend verbessert wird, dass er annähernd einem planarem Kontakt gleicht. Wenn jedoch die Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material auf eine Elektrodenoberfläche aufgetragen wird, dann dringt die Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material in das polarisierbare Elektrodenmaterialsheet ein, so dass keine ausreichende Menge der Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material auf der Oberfläche des polarisierbaren Elektrodenmaterialsheets zurückbleibt, was es schwierig macht den Raum, mit Ausnahme der Kontaktpunkte von dem Pulver der polarisierbaren Elektrode mit dem Kollektor, aufzufüllen. Auch von dem Standpunkt der Produktivität ist es vorzuziehen, die Lösung auf den Kollektor aufzutragen, welcher einen höheren Festigkeitsgrad als das polarisierbare Elektrodenmaterialsheet hat.The solution From the carbon-based conductive material may be on the lamination side of either the polarizable electrode material sheet or the Collector or applied on both sides. The preferred one Procedure is the solution at least on the lamination side of the collector apply. The polarizable electrode material sheet is actually a powder aggregate and it's over the entire surface of the polarizable electrode material has peaks and troughs available. Consequently, it is possible by the carbon-based conductive material between the polarizable Electrode layer and the collector layer is inserted, the space, with the exception of the contact points of the powder of polarizable Electrode with the collector, refill, causing the contact to do so is improved, that he approximates similar to a planar contact. However, if the solution is out the carbon-based conductive material applied to an electrode surface becomes, then the solution penetrates from the carbon-based conductive material into the polarizable one Electrode material sheet, so that no sufficient amount of the solution the carbon based conductive material on the surface of the polarizable electrode material sheets remains, making it difficult makes the room, with the exception of the contact points of the powder of polarizable electrode with the collector to fill. Also from the standpoint of productivity, it is preferable to solve the problem To apply the collector, which has a higher degree of strength than the polarizable Electrode material sheet has.

Das polarisierbare Elektrodenmaterialsheet und der Kollektor werden dann übereinander gelagert, so dass die aufgetragene Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material zwischen ihnen liegt, wobei ein Laminatsheet hergestellt wird. Es sind verschiedene Laminierungsverfahren möglich. Die Materialien können einfach gestapelt werden, es ist aber vorzuziehen, sie durch den Durchlauf zwischen zwei Walzen oder durch andere Mittel zu komprimieren, um eine verlässliche Haftung an der Adhäsionsgrenzfläche zu erzeugen.The polarizable electrode material sheet and the collector are then superimposed so that the applied solution of the carbon-based conductive material lies between them to produce a laminate sheet. Various lamination methods are possible. The materials can however, it is preferable to compress them by passing between two rolls or by other means to produce a reliable adhesion at the adhesion interface.

Als Nächstes wurde das auf diese Wiese erhaltene Laminatsheet einem Verfahren unterworfen, um das Dispersionsmedium aus der Schicht der Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material zu entfernen. Es sind verschiedene Verfahren zum Entfernen möglich; das bevorzugte Verfahren ist das Dispersionsmedium durch Trocknung mit heißer Luft zu entfernen. Die Temperatur der heißen Luft sollte so gewählt sein, dass sie in etwa dem Siedepunkt des Dispersionsmediums entspricht. Das Entfernen des Dispersionsmediums durch Trocknung oder ein anderes Verfahren führt zu der Bildung eines kohlenstoffbasierten leitenden Materials, bestehend aus dem Bindemittel und dem leitenden Material; dies hat die Wirkung die Kollektorschicht und die polarisierbare Elektrodenschicht zusammenzubinden.When next For example, the laminate sheet obtained in this way was subjected to a process subjected to the dispersion medium from the layer of the solution to remove the carbon-based conductive material. There are various methods of removal possible; the preferred method is the dispersion medium by drying with hot air to remove. The temperature of the hot air should be chosen that it corresponds approximately to the boiling point of the dispersion medium. The removal of the dispersion medium by drying or another Procedure leads to the formation of a carbon-based conductive material consisting from the binder and the conductive material; this has the effect to tie together the collector layer and the polarizable electrode layer.

Die vorhergegangene Diskussion beschreibt eine Ausführungsform, in welcher ein einzelnes polarisierbares Elektrodenmaterialsheet in einem einzelnen Kollektor laminiert sind. Die Laminierung eines polarisierbaren Elektrodenmaterialsheets auf jede Seite des Kollektors würde analog durchgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Verfahren, in welchem ein polarisierbares Elektrodenmaterialsheet auf eine Seite des Kollektors und ein weiteres polarisierbares Elektrodenmaterialsheet auf die andere Seite des Kollektors unter Verwendung eines analogen Verfahrens laminiert sind, oder ein Einzelschrittlaminationsverfahren verwendet werden, in welchem ein polarisierbares Elektrodenmaterialsheet auf jede Seite des Kollektors laminiert ist.The Previous discussion describes an embodiment in which a single polarizable electrode material sheet in a single Collector are laminated. The lamination of a polarizable Electrode material sheets on each side of the collector would be analogous carried out become. For example, a method in which a polarizable Electrode material sheet on one side of the collector and another polarizable electrode material sheet on the other side of the Collector laminated using an analogous method or a single-step lamination method can be used in which a polarizable electrode material sheet on each side of the collector is laminated.

Die so erhaltenen polarisierbaren Elektroden werden in gegenübergestellten Paaren angeordnet, während ein Separator zwischen die polarisierbaren Elektroden eingefügt wird, wobei eine einzelne Einheit hergestellt wird. Das Elektrolyt wird injiziert und die Anordnung wird in einem Behälter versiegelt, um den elektrischen doppelschichtigen Kondensator herzustellen, welcher die vorliegende Erfindung betrifft. Ein elektrischer doppelschichtiger Kondensator kann alternativ durch das Einfügen einer Vielzahl von polarisierbaren Elektroden/Separator-Einheiten in einer Reihenanordnung, die Injektion des Elektrolyts und die Versiegelung der Anordnung innerhalb eines Behälters hergestellt werden. In einer solchen Anordnung ist es nicht nötig die polarisierbare Elektrode, welche die vorliegende Erfindung betrifft, für die polarisierbaren Elektroden zu verwenden, die an den zwei Enden der Reihe von polarisierbaren Elektroden lokalisiert sind,. Das heißt, es ist nur notwendig die polarisierbare Elektrode zu verwenden, welche die vorliegende Erfindung betrifft, wo die polarisierbaren Elektrodenschichten auf beiden Seiten der Kollektorschicht laminiert sind, während ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material eingefügt wird, so dass das kohlenstoffbasiertes leitendes Material in die Poren der polarisierbaren Elektrodenschichten eindringt, wo eine polarisierbare Elektrode neben einer anderen polarisierbaren Elektrode mit einem zwischen ihnen platzierten Separator angeordnet ist.The thus obtained polarizable electrodes are compared in FIG Couples arranged while a separator is inserted between the polarizable electrodes, wherein a single unit is made. The electrolyte becomes injected and the assembly is sealed in a container to the electrical to produce double-layer capacitor, which is the present Invention relates. An electric double-layer capacitor can alternatively by inserting a plurality of polarizable electrode / separator units in a series arrangement, the injection of the electrolyte and the Seal the arrangement can be made within a container. In such an arrangement, it is not necessary the polarizable electrode, which relates to the present invention, for the polarizable electrodes to use that at the two ends of the series of polarizable Electrodes are located ,. That is, it is only necessary the to use polarizable electrode, which is the present invention concerns where the polarizable electrode layers on both Sides of the collector layer are laminated while a carbon-based conductive material inserted so that the carbon-based conductive material in the Pores of the polarizable electrode layers penetrates, where a polarizable electrode next to another polarizable electrode is arranged with a separator placed between them.

BeispieleExamples

Die vorliegende Erfindung wird unten weiter im Detail durch die Arbeitsbeispiele beschrieben werden.The The present invention will be further explained below in detail by working examples to be discribed.

Beispiel 1example 1

Es wurde eine Anordnung aus polarisierbaren Elektroden wie folgt mit Bezug auf 4 hergestellt:
Zu einer Mischung, bestehend aus 85 Gew.-% Aktivkohlepulver (spezifischer Oberflächenbereich 2200 m²/g; durchschnittliche Partikelgröße 7 Mikrometer), 7 Gew.-% Kitchenblack und 8 Gew.-% Polytetrafluorethylen, wurde Ethanol als ein Schmiermittel zugegeben. Anschließend wurden die Materialien zusammengemischt, in eine Sheetform ramextrudiert und kalandert, um ein Sheet 1 aus dem polarisierbaren Elektrodenmaterial mit 10 cm Breite und 0,8 mm Dicke herzustellen. Das Sheet hatte ein Porenvolumen von 66 % und 18 μm maximale Porengröße (gemessen entsprechend ASTM-E-128-61, wobei der Blasendruck von Ethanol verwendet wurde).It was an assembly of polarizable electrodes as follows with reference to 4 produced:
To a mixture consisting of 85% by weight activated carbon powder (specific surface area 2200 m ² / g; average particle size 7 Micron), 7% by weight Kitchenblack and 8% by weight polytetrafluoroethylene, ethanol was added as a lubricant. Subsequently, the materials were mixed together, extruded into a sheet form and calendered to form a sheet 1 from the polarizable electrode material with 10 cm width and 0.8 mm thickness produce. The sheet had a pore volume of 66% and 18 μm maximum pore size (measured according to ASTM-E-128-61, using the bubble pressure of ethanol).

Es wurde eine hochreine Aluminiumfolie, die 50 Mikrometer dick und 15 cm breit war, für den Kollektor 2 verwendet.It was a high purity aluminum foil, which was 50 microns thick and 15 cm wide, for the collector 2 used.

Es wurde eine Schicht 3 aus einer Lösung eines elektrisch leitenden Klebstoffmaterials, 30 Gew.-% natürliches Graphit (durchschnittliche Partikelgröße 3 μm) als das leitende Material, 8 Gew.-% Carboxymethylcellulose-Na-Salz als das Bindemittel, 60 Gew.-% Wasser und 2 Gew.-% Ammoniak auf eine Oberfläche des Kollektorsheets 2 durch den Durchlauf durch Beschichtungswalzen 21, 22, geschichtet. Nach dem Aufbringen der Lösung aus leitendem Material, wurde das oben genannte kontinuierliche polarisierbare Elektrodenmaterialsheet den beschichteten Anteilen des hochreinen Aluminiumfolienkollektors übergelagert und die Anordnung wurde durch Kompressionswalzen 23, 24, passiert, um ein 3-schichtiges laminiertes Sheet herzustellen, in welchem ein Teil der elektrisch leitenden Klebstofflösung 3 in die Poren der Oberflächenregion von dem Sheet 1 gepresst wurde und eine Schicht auf der Oberfläche von dem Sheet 1 bildet, um eine Bindung zu dem Kollektorsheet 2 zu schaffen. Dieses Verfahren zur Beschichtung mit einer Lösung aus leitendem Material und zum Aufbringen der polarisierbaren Elektrode wurde dann für die gegenüberliegende Seite des Kollektors 2 wiederholt. In einem alternativen Verfahren können beide Seiten des Kollektors 2 gleichzeitig wie in 5 dargestellt beschichtet werden.It became a layer 3 from a solution of an electroconductive adhesive material, 30% by weight of natural graphite (average particle size 3 μm) as the conductive material, 8 wt% of carboxymethylcellulose Na salt as the binder, 60 wt% of water and 2 wt. -% ammonia on a surface of the collector sheet 2 through the passage through coating rollers 21 . 22 , layered. After applying the solution of conductive material, the above-mentioned continuous polarizable electrode material sheet was superimposed on the coated portions of the high-purity aluminum foil collector, and the assembly was formed by compression rolling 23 . 24 , happens to make a 3-layer laminated sheet in which a part of the electrically conductive adhesive solution 3 into the pores of the surface region of the sheet 1 was pressed and a layer on the surface of the sheet 1 forms a bond to the collector sheet 2 to accomplish. This method of coating with a solution of conductive material and applying the polarizable electrode was then applied to the opposite side of the collector 2 repeated. In an alternative method, both sides of the collector 2 at the same time as in 5 shown coated.

Das Laminatsheet wurde dann in einen kontinuierlichen Heißlufttrockner (Trocknungstemperatur war auf 110°C gesetzt) mit einer Geschwindigkeit eingeführt, so dass die Verweilzeit drei Minuten war, wodurch das Dispersionsmedium aus der Lösung aus leitendem Material entfernt wurde. Dieses Verfahren bringt ein polarisierbares Elektrodensheet hervor, dass die Beschaffenheit hat, dargestellt in 1, hat. Das Sheet umfasste die polarisierbaren Elektrodensheetschichten 1, welche auf beide Seiten der Kollektorschicht durch das eingefügte kohlenstoffbasierte leitende Material 3 klebelaminiert waren. Das kohlenstoffbasierte leitende Material 3 drang in die Poren der polarisierbaren Elektrodensheetschichten 1 ein.The laminate sheet was then fed into a continuous hot air dryer (drying temperature was set to 110 ° C) at a rate such that the residence time was three minutes, thereby removing the dispersion medium from the conductive material solution. This process produces a polarizable electrode sheet having the nature shown in FIG 1 , Has. The sheet comprised the polarizable electrode sheet layers 1 , which on both sides of the collector layer by the inserted carbon-based conductive material 3 glued laminated. The carbon-based conductive material 3 penetrated into the pores of the polarizable electrode sheet layers 1 one.

Die Lösung aus dem elektrisch leitenden Klebstoffmaterial war mit einer Menge von 20 g/Quadratmeter vorhanden und die Dicke des elektrisch leitenden Klebstoffmaterials war etwa 10 Mikrometer (mit Ausnahme der Menge, die in die polarisierbare Elektrode eindrang).The solution from the electrically conductive adhesive material was with a lot of 20 g / square meter and the thickness of the electrically conductive Adhesive material was about 10 microns (except for the amount, which penetrated into the polarizable electrode).

Das Sheet wurde in 10 cm Rechtecke ausgestanzt, um polarisierbare Elektroden 4 in Sheetform herzustellen. Wie in 2 gezeigt, wurde ein Paar der polarisierbaren Elektroden 4 auf entgegengesetzte Art und Weise eingefügt, wobei ein Seperator 5 dazwischen eingefügt wurde. Es wurden ein Kollektoranschluss 9 (2 cm × 4 cm) und ein Kollektorleiter 7 an der Kollektorschicht 2 von einer der polarisierbaren Elektroden 4 angebracht, und der Kollektoranschluss 9' (2 cm × 4 cm) und ein Kollektorleiter 7' wurden an der Kollektorschicht 2 der anderen polarisierbaren Elektrode 4 angebracht, wodurch eine einzelne Einheit hergestellt wurde.The sheet was punched out in 10 cm rectangles to polarizable electrodes 4 to produce in sheet form. As in 2 shown was a pair of polarizable electrodes 4 inserted in the opposite way, being a separator 5 was inserted in between. There was a collector connection 9 (2 cm × 4 cm) and a collector conductor 7 at the collector layer 2 from one of the polarizable electrodes 4 attached, and the collector terminal 9 ' (2 cm × 4 cm) and a collector conductor 7 ' were at the collector level 2 the other polarizable electrode 4 attached, whereby a single unit was made.

Als Nächstes, wie in 3 gezeigt, wurden die polarisierbaren Elektroden und Separatoren in einer Reihe angeordnet, um eine Gesamtheit von 13 Einheiten herzustellen. Diese Anordnung wurde für 3 Stunden bei 200°C vakuumgetrocknet und dann in einen Aluminiumbehälter gegeben. Der positive Anschluss, der negative Anschluss und der Deckel 12 wurden befestigt. Es wurde ein Elektrolyt 10 injiziert, welches aus einer Tetraethylammoniumtetrafluorboratpropylencarbonat-Lösung mit einer 1 molaren Konzentration bestand, und der Behälter 6 wurde versiegelt, um einen rechteckigen, elektrischen doppelschichtigen Kondensator herzustellen.Next, as in 3 As shown, the polarizable electrodes and separators were arranged in a row to make a total of 13 units. This assembly was vacuum dried for 3 hours at 200 ° C and then placed in an aluminum container. The positive connection, the negative connection and the cover 12 were attached. It became an electrolyte 10 injected, which consisted of a Tetraethylammoniumtetrafluorboratpropylencarbonat solution with a 1 molar concentration, and the container 6 was sealed to produce a rectangular, electric double-layer capacitor.

Beispiel 2Example 2

Es wurde ein rechteckiger, elektrischer doppelschichtiger Kondensator in Anlehnung an das Verfahren aus dem Arbeitsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Lösung des kohlenstoffbasierten leitenden Materials aus 30 Gew.-% Acetylenruß (durchschnittliche Partikelgröße 40 μm), 8 Gew.-% Carboxymethylcellulose-Na-Salz, 60 Gew.-% Wasser und 2 Gew.-% Ammoniak bestand.It was a rectangular, electric double-layer capacitor based on the method of the working example 1 except that the solution of the carbon-based conductive material is 30 wt% acetylene black (40 μm average particle size), 8 wt% carboxymethylcellulose Na salt, 60 wt% water, and 2 wt%. Ammonia existed.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Es wurde ein rechteckiger, elektrischer doppelschichtiger Kondensator in Anlehnung an das Verfahren aus dem Arbeitsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Lösung des kohlenstoffbasierten leitenden Materials aus 30 Gew.-% natürlichem Graphit (durchschnittliche Partikelgröße 60 μm), 8 Gew.-% Carboxymethylcellulose-Na-Salz, 60 Gew.-% Wasser und 2 Gew.-% Ammoniak bestand.It became a rectangular, electric double-layered capacitor produced on the basis of the method of working example 1, with the exception that the solution of the carbon-based conductive material of 30% by weight of natural Graphite (average particle size 60 μm), 8% by weight carboxymethylcellulose Na salt, 60 wt .-% water and 2 wt .-% ammonia.

In den polarisierbaren Elektroden in diesem elektrischen doppelschichtigen Kondensator war die Partikelgröße des natürlichen Graphits größer als die Porengröße des polarisierbaren Elektrodensheets (und auf Grund der Partikelgrößenverteilung waren mehr solche großen Partikeln vorhanden), und als ein Ergebnis drang das Material nicht ausreichend in die Hohlräume der polarisierbaren Elektrodenschichten ein.In the polarizable electrodes in this electric double-layered Capacitor was the particle size of the natural Graphite greater than the pore size of the polarizable Electrodesheets (and due to the particle size distribution were more such huge Particles present), and as a result the material did not penetrate sufficiently in the cavities the polarizable electrode layers.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Es wurde ein rechteckiger, elektrischer doppelschichtiger Kondensator in Anlehnung an das Verfahren aus dem Arbeitsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Sheet, welches die polarisierbaren Elektrodenschichten darstellt, 10 cm breit und 0,8 mm dick war und eine Porosität von 66 % und eine maximale Porengröße von 30 μm aufwies.It became a rectangular, electric double-layered capacitor produced on the basis of the method of working example 1, with the exception that the sheet containing the polarizable electrode layers which was 10 cm wide and 0.8 mm thick and had a porosity of 66 % and a maximum pore size of 30 microns.

In den polarisierbaren Elektroden in diesem elektrischen doppelschichtigen Kondensator, war die Porengröße des polarisierbaren Elektrodensheets relativ zu der Partikelgröße des kohlenstoffbasierten leitenden Basismaterials zu groß; das kohlenstoffbasierte leitende Material drang folglich weit in die Hohlräume ein, mit dem Ergebnis, dass nur eine kleine Menge der kohlenstoffbasierten leitenden Materials an der Kontaktgrenzfläche zwischen Kollektor und polarisierbarer Elektrode verblieb.In the polarizable electrodes in this electric double-layered Capacitor, was the pore size of the polarizable Electrodesheets relative to the particle size of the carbon-based conductive base material too large; the carbon-based conductive material thus penetrated far into the cavities a, with the result that only a small amount of the carbon-based conductive material at the contact interface between the collector and polarizable electrode remained.

Vergleichsbeispiel 3Comparative Example 3

Es wurde ein rechteckiger elektrischer doppelschichtiger Kondensator in Anlehnung an das Verfahren aus dem Arbeitsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass als der Kollektor eine hochreine Aluminiumfolie eingesetzt wurde, die eine aufgeraute Metallfolienoberfläche hatte, und das Laminatsheet durch Walzenkalandern hergestellt wurde, was so durchgeführt wurde, dass die polarisierbaren Elektrodenschichten direkt auf beiden Seiten davon gebildet wurden, ohne dass ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material dazwischen eingefügt wurde.It became a rectangular electric double-layered capacitor produced on the basis of the method of working example 1, with the exception that as the collector used a high purity aluminum foil which had a roughened metal foil surface and the laminate sheet was made by roll calendering, which was done so that the polarizable electrode layers directly on both sides were formed without a carbon-based conductive Material inserted in between has been.

Vergleichsbeispiel 4Comparative Example 4

Es wurde ein rechteckiger, elektrischer doppelschichtiger Kondensator in Anlehnung an das Verfahren aus dem Arbeitsbeispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass ein hochreines aluminiumexpandiertes Metall (Ausmaße 1,0 mm SW (kurze Breite), 2,0 mm LW (lange Breite), St (Strangbreite) 0,23 mm, t (ursprüngliche Dicke) 80 Mikrometer) als der Kollektor eingesetzt wurde und das Laminatsheet durch Walzenkalandern hergestellt wurde, was so durchgeführt wurde, dass die polarisierbaren Elektrodenschichten direkt auf beiden Seiten davon gebildet wurden, ohne dass ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material dazwischen eingefügt wurde.It became a rectangular, electric double-layered capacitor produced on the basis of the method of working example 1, with the exception that a high purity aluminum-expanded metal (dimensions 1.0 mm SW (short width), 2.0 mm LW (long width), St (strand width) 0.23 mm, t (original thickness) 80 microns) was used as the collector and the laminate sheet was made by roll calendering, which was done so that the polarizable electrode layers directly on both sides were formed without a carbon-based conductive Material inserted in between has been.

Die Kapazität und der Innenwiderstand der elektrischen doppelschichtigen Kondensatoren, hergestellt in den Arbeitsbeispielen 1 und 2 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4, wurden an doppelschichtigen Kondensatorkomponenten des Typs, welcher in Verbindung mit der 3 beschrieben ist, gemessen. Die Kapazität wurde durch die Entladung bei einer Stromstärke von 1 mA/Quadratzentimeter von 2,5 V auf 0 V bestimmt. Der Innenwiderstand wurde durch die Messung der Impedanz bei 100 kHertz erhalten. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2 Polarisierbare Elektrode Merkmale Max. Porengröße in der polarisierbaren Elektrodenschicht (μm) Leitendes Material durchschn. Partikelgröße (μm) Innenwiderstand (mΩ) Kapazität (F) Volumen Kapazität pro Volumeneinheit (F/cc) Arbeitsbeispiel 1 18 7 16 4300 460 9,3 Arbeitsbeispiel 2 18 40 16 4300 460 9,3 Vergleichsbeispiel 1 18 60 19 4300 460 9,3 Vergleichsbeispiel 2 30 7 19 4210 460 9,2 Vergleichsbeispiel 3 – – 19 4300 460 9,3 Vergleichsbeispiel 4 – – 23 4300 460 9,3 The capacitance and the internal resistance of the electric double-layer capacitors prepared in Working Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 were applied to double-layered capacitor components of the type described in connection with FIGS 3 described, measured. The capacitance was determined by discharging at a current of 1 mA / square centimeter from 2.5V to 0V. The internal resistance was obtained by measuring the impedance at 100 kHertz. The results are shown in Table 2. Table 2 Polarizable electrode characteristics Max. Pore size in the polarizable electrode layer (μm) Conductive material avg. Particle size (μm) Internal resistance (mΩ) Capacity (F) volume Capacity per unit volume (F / cc) Working example 1 18 7 16 4300 460 9.3 Working example 2 18 40 16 4300 460 9.3 Comparative Example 1 18 60 19 4300 460 9.3 Comparative Example 2 30 7 19 4210 460 9.2 Comparative Example 3 - - 19 4300 460 9.3 Comparative Example 4 - - 23 4300 460 9.3

Wie aus der Tabelle 2 gesehen werden kann, stellt der elektrische doppelschichtige Kondensator, welcher die vorliegende Erfindung betrifft, einen elektrischen doppelschichtigen Kondensator bereit, der einen geringen Innenwiderstand aufweist. Im Gegensatz dazu weisen die elektrischen doppelschichtigen Kondensatoren, die entweder polarisierbare Elektroden, die nicht ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material dazwischen eingefügt haben (Vergleichsbeispiele 3 und 4), oder polarisierbare Elektroden einsetzen, in welchen das kohlenstoffbasierte leitende Material entweder nicht angemessen in die Hohlräume der polarisierbaren Elektrodenschichten eindringt oder keine ausreichenden Mengen an der Grenzfläche zwischen Elektrodenschicht und Kollektorschicht verbleiben (Vergleichsbeispiele 1 und 2), einen hohen Innenwiderstand und eine geringe Kapazität auf.As can be seen from Table 2, the electric double-layer capacitor relating to the present invention provides an electric double-layer capacitor having a low internal resistance. In contrast, the electric double-layer capacitors, which have either polarizable electrodes that are not a carbon-based conductive material between them (Comparative Examples 3 and 4), or employ polarizable electrodes in which the carbon-based conductive material either does not adequately penetrate into the cavities of the polarizable electrode layers or does not retain sufficient amounts at the interface between electrode layer and collector layer (Comparative Examples 1 and 2) high internal resistance and low capacity.

Der elektrische doppelschichtige Kondensator, welcher die vorliegende Erfindung betrifft, stellt sowohl eine hohe Kapazität pro Volumeneinheit als auch einen geringen Innenwiderstand bereit. Entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung kann die polarisierbare Elektrode als ein kontinuierliches Sheet hergestellt werden, wodurch eine ausgezeichnete Produktivität ermöglicht wird.Of the electric double-layer capacitor, which is the present Invention, provides both a high capacity per unit volume as well as a low internal resistance ready. According to the procedure According to the present invention, the polarizable electrode can be used as a continuous sheet are produced, giving an excellent productivity allows becomes.

Ohne die Absicht den Bereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken, veranschaulichen die oben genannten Beispiele, wie die vorliegende Erfindung hergestellt und verwendet werden kann.Without the intention to limit the scope of the present invention, illustrate the examples above, how the present invention was made and can be used.

Während bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin dargestellt und beschrieben worden sind, sollte die vorliegende Erfindung nicht auf solche Darstellungen und Beschreibungen beschränkt sein. Es sollte offensichtlich sein, das Veränderungen und Modifikationen als ein Teil der vorliegenden Erfindung innerhalb des Bereichs der folgenden Ansprüche berücksichtigt und enthalten sein können.While certain embodiments of the present invention have been illustrated and described herein are, the present invention should not be limited to such representations and descriptions are limited be. It should be obvious, the changes and modifications as part of the present invention within the scope of following claims considered and may be included.

Claims (9)

Elektrischer doppelschichtiger Kondensator, umfassend eine Vielzahl polarisierbarer Elektroden, angeordnet in einer Reihenanordnung; eine Metallkollektorschicht, die auf eine polarisierbare Elektrodenschicht laminiert ist, die aus einem porösen Sheet hergestellt ist, das vornehmlich aus Aktivkohle besteht; einen Separator, der zwischen den besagten polarisierbaren Elektroden eingefügt ist; und ein Elektrolyt, das zwischen den besagten polarisierbaren Elektroden und dem besagten Separator bereitgestellt ist; worin ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material zwischen die besagte Kollektorschicht und die besagte polarisierbare Elektrodenschicht eingefügt ist, und das besagte kohlenstoffbasierte leitende Material in die Hohlräume der besagten polarisierbaren Elektrodenschicht eindringt und in den Hohlräumen der polarisierbaren Elektrodenschicht in einem Bereich von 0,5 bis 10 % des Gesamthohlraumvolumens der polarisierbaren Elektrodenschicht vorhanden ist.An electric double layer capacitor comprising a Plurality of polarizable electrodes arranged in a series arrangement; a metal collector layer resting on a polarizable electrode layer is laminated, made of a porous Sheet is made, which consists primarily of activated carbon; one Separator, between the said polarizable electrodes added is; and an electrolyte that is between said polarizable Electrodes and said separator is provided; wherein a carbon based conductive material between said Collector layer and the said polarizable electrode layer added is, and said carbon-based conductive material in the cavities penetrates said polarizable electrode layer and in the cavities the polarizable electrode layer in a range of 0.5 to 10% of the total void volume of the polarizable electrode layer is available. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach Anspruch 1, worin die besagten polarisierbaren Elektroden, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind, mit Ausnahme von den zwei Endmitgliedern, ein kohlenstoffbasiertes leitendes Material umfassen, das auf beiden Seiten der Kollektorschicht eingefügt ist, während es die besagten polarisierbaren Elektrodenschichten daran laminiert; und das besagte kohlenstoffbasierte leitende Material in die Hohlräume der besagten polarisierbaren Elektrodenschichten eindringt.Electric double-layer capacitor according to claim 1, wherein said polarizable electrodes arranged in a series arrangement with the exception of the two final members, a carbon-based one comprise conductive material on both sides of the collector layer added is while laminating said polarizable electrode layers thereto; and said carbon-based conductive material into the cavities of penetrates said polarizable electrode layers. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, worin die Porosität der besagten polarisierbaren Elektrodenschicht 40 bis 90 % ist und die maximale Porengröße 0,5 bis 20 μm ist.Electric double-layer capacitor according to claim 1 or 2, wherein the porosity of said polarizable electrode layer is 40 to 90% and the maximum pore size is 0.5 to 20 μm. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die besagte Kollektorschicht aus wenigstens einem Metalltyp besteht, der aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Aluminium, Edelstahl, Titan und Tantal und die Form einer Folie, Platte, Sheets, gestreckt, gestanzt oder eines Gewebes annimmt.Electric double layer capacitor after one the claims 1 to 3, wherein said collector layer consists of at least one Metal type selected from the group consisting of aluminum, Stainless steel, titanium and tantalum and the shape of a foil, plate, sheets stretched, punched or a tissue assumes. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das besagte kohlenstoffbasierte leitende Material aus einem leitendem Material und einem Bindemittel besteht.Electric double layer capacitor after one the claims 1 to 4, wherein said carbon-based conductive material consists of a conductive material and a binder. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach Anspruch 5, worin das besagte leitende Material Graphit oder Kohlenschwarz ist.Electric double-layer capacitor according to claim 5, wherein said conductive material is graphite or carbon black is. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach Anspruch 6, worin das besagte Graphit oder Kohlenschwarz eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,5 bis 50 μm hat.Electric double-layer capacitor according to claim 6, wherein said graphite or carbon black has an average Particle size of 0.5 up to 50 μm Has. Elektrischer doppelschichtiger Kondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 7, worin das besagte Bindemittel aus wenigstens einem Material besteht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus thermoplastischen Harzen, Cellulosederivaten und Wasserglas.Electric double layer capacitor after one the claims 5-7, wherein said binder is of at least one material exists, selected from the group consisting of thermoplastic resins, cellulose derivatives and water glass. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen doppelschichtigen Kondensators nach Anspruch 1, wobei das besagte Verfahren umfasst einen Schritt, in welchem eine Lösung des kohlenstoffbasierten leitenden Materials, hergestellt durch die Dispergierung eines kohlenstoffbasierten leitenden Materials in einem Dispersionsmedium, auf das polarisierbare Elektrodenmaterialsheet und/oder die Kollektoroberfläche aufgetragen wird; einen Schritt, in welchem das besagte polarisierbare Elektrodenmaterialsheet und der besagte Kollektor laminiert werden, um ein laminiertes Sheet herzustellen, in welches die besagte Lösung aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material eingelagert ist und diese in die Hohlräume in dem polarisierbaren Elektrodenmaterialsheet eindringt; und einen Schritt, in welchem das Dispersionsmedium aus der besagten Lösungsschicht aus dem kohlenstoffbasierten leitenden Material in dem besagten Laminatsheet entfernt wird, so dass das besagte kohlenstoffbasierte leitende Material in den Hohlräumen des polarisierbaren Elektrodenmaterialsheets in einem Bereich von 0,5 bis 10 % des Gesamthohlraumvolumens des polarisierbaren Elektrodenmaterialsheets vorhanden ist.Process for producing an electric double-layered The capacitor of claim 1, wherein said method comprises one Step in which a solution of the carbon-based conductive material produced by the dispersion of a carbon-based conductive material in a dispersion medium, onto the polarizable electrode material sheet and / or the collector surface is applied; a step in which said polarizable Electrode material sheet and said collector are laminated, to make a laminated sheet into which said solution is made embedded in the carbon-based conductive material and these in the cavities penetrates the polarizable electrode material sheet; and one Step in which the dispersion medium from said solution layer of the carbon-based conductive material in said Laminate sheet is removed, so that said carbon-based conductive material in the cavities of the polarizable electrode material sheet in a range of 0.5 to 10% of the total void volume of the polarizable electrode material sheet is available.