TWI530976B - 高電壓電氣二重層電容元件及製造方法 - Google Patents

Description

高電壓電氣二重層電容元件及製造方法

本發明之領域概言之係關於電氣化學能量儲存元件及製造方法，且更特定而言係關於電氣二重層電容(EDLC)元件及製造此類元件之方法。

在電氣系統中，次級電流源使得累積、儲存電功率且將電功率釋放至一外部電氣電路成為可能。習用蓄電池、習用電容器及電氣化學電容器在此等次級源之列。

一種類型之電氣化學電容器係有時可稱作一超級電容器之一電氣二重層電容(EDLC)元件。超級電容器通常具有大於100F/g之比電容，此與具有僅約數個F/g比電容之習用電容相對照。超級電容器係用於各種各樣之不同應用中，包括但不限於用於橋接短功率中斷之記憶體備份、用於改良一蓄電池電流處置或對高負載需求提供一電流升壓之蓄電池管理應用、用於增強峰值負載效能之燃料電池應用、對車輛之再生制動、及車輛起動系統。

一電氣化學超級電容器習用地包括填充有一電解質之一密封外殼、放置於該外殼內之一正電極(陰極)及一負電極(陽極)、一分離件(諸如將陽極空間與陰極空間分離之一隔膜)及將該超級電容器耦合至外部電氣電路之專用鉛端子。在已知超級電容器構造中存在製造困難及電壓限制，且需要改良。

參照下圖闡述非限制性及非窮盡性實施例，其中在各圖式中，除非另有規定，否則相似之元件符號指代相似部分。

EDLC元件係已知的且作為各種各樣應用中之次級電流源而在使用中。然而，對使用中之EDLC元件之操作電壓存在實際限制，且因此現有EDLC元件傾向於在可能幾個伏特或更少之極低電壓下操作。在一個實例中，一已知EDLC元件可在約2.5V至約2.7V下但不在2.7V以上之電壓下操作。習用地，且由於一相對小EDLC元件之不斷增加之操作電壓之實際挑戰，當終端使用需求高於EDLC元件可個別處置之操作電壓時，以組合及電氣串聯連接之方式共同使用兩個或兩個以上EDLC元件。

然而，在該技術中組合使用多個較低電壓之EDLC元件並非係一令人完全滿意之解決方案。一般而言，隨著EDLC元件之增加，將額外成本及複雜性引入能量儲存電路，此直接增加於其中使用EDLC元件之系統之成本。可能需要平衡組件及類似物來維持跨越該等EDLC元件之一相等操作電壓，此進一步增加電路之複雜性且引起更進一步花費。對於任一給定安裝，維護及可靠性問題皆亦可隨著EDLC元件之數目增加而更顯著。

電氣二重層電容(EDLC)元件有時係以一硬幣或按鈕單元組態來提供。此硬幣電池EDLC元件係期望的，乃因其較其他已知EDLC組態傾向於在一相對緊湊構造中具有一較高能量密度及甚高於蓄電池之一功率密度。然而，其亦 經受上文所述之相同操作電壓限制，且期望改良。

下文中闡述克服該技術中此等及其他缺點之電氣二重層電容(EDLC)元件之實例性實施例。本發明提供組態為硬幣電池以及其他封裝組態之能夠在高於習用EDLC元件之電壓下操作之EDLC元件之實施例。此繼而傾向於減少任一給定安裝之EDLC元件之數目，從而引起空間節約及簡化之能量電路。因此，成本較低但可靠性高之能量儲存系統係可能的。

如下文所闡述，此係藉由在一單個EDLC元件中提供多個儲存單元來實現。藉由在該EDLC元件中提供一個以上能量儲存單元，其操作電壓相應地得以增加，但呈小於如在習用EDLC元件中各自具有單個單元之兩個單個EDLC元件之封裝大小。下文將部分地顯現且部分地具體論述製造此類EDLC元件之方法態樣。

圖1係根據本發明之一實例性實施例形成之一實例性電氣二重層電容(EDLC)元件100之一透視圖。EDLC元件100通常包括由圖1中所展示實例中之一第一導電外殼件102及一第二導電外殼件104組合之一外殼，該等外殼件共同界定此項技術中之人員所認可之一硬幣電池封裝組態，乃因其在整體形狀上類似於一流通硬幣(諸如，舉例而言，一角硬幣)。亦即，以一圓盤形或硬幣形封裝提供元件100。

一硬幣電池組態之益處中之一者係其低側面。亦即，元件100藉由外殼件102及外殼件104而具有一相對小之厚度但在元件100之對置側上具有一相對大之表面面積。更特 定而言，如本文中所用，在一正交座標系統中，一「低側面」元件具有實質上小於一第二尺寸及一第三尺寸之一第一尺寸。亦即，考量如圖1中所展示具有軸x、y及z之一笛卡爾坐標系統，x軸可對應於元件100之一長度尺寸，y軸可對應於元件100之一寬度尺寸，且z尺寸可對應於元件100之高度或厚度尺寸。在所展示之實例性元件中，厚度尺寸z甚小於長度尺寸x或寬度尺寸y。

厚度尺寸z通常相當小且係以毫米為單位來量測。作為一個非限制性實例，ELDC元件100可具有在x、y平面上所量測之約25mm之一最大直徑及約5mm或更少之一厚度尺寸。各種其他尺寸，較大的及較小的兩者皆可能。可提供各尺寸以生產比得上習用硬幣電池蓄電池、適用標準之封裝大小，或滿足使用者所界定之規格。有利地，舉例而言，小厚度尺寸z提供促進將元件100安裝於一薄型電氣元件中之一低側面高度。

每一外殼件102及104界定用於連接至電路之對應電氣端子之一各別且通常為圓形之接觸區域103、105。在一實例性實施例中，該電路可建立於一電路板101(以虛幻形式展示於圖1中)上。元件100之接觸區域103、105係間隔開的且在元件100中彼此相反地延伸，且區域103(舉例而言)可位於與形成於一電路板101之一表面上之一第一端子墊嚙合之表面中。提供於板101上且自板101延伸之一功率端子係接觸區域105或可能係接觸圍繞接觸區域105之外殼104之周邊以使通過EDLC元件100之電路完整。在垂直於板 101之主表面延伸之z維上量測之EDLC元件100之低側面促成包括板101之一薄型電氣元件。端視最終使用要求，板101可經組態以裝納一單個EDLC元件100或多個元件100。

在該實例性EDLC元件100中，對應於每一外殼件102及104之接觸區域103、105之直徑(亦在圖2中所展示)不同。更特定而言，外殼件102之接觸區域103具有大於外殼件104之接觸區域105之一直徑。接觸區域105係進一步***於元件100中或與x、y平面中之該整體元件之外周邊間隔。可藉助電路板101之連接端子來協調接觸區域103、105之此等特徵以確保在使用中元件100係以正確之極性安裝。換言之，該等連接端子可經組態以僅在一個定向上接納EDLC元件100。或者陳述為，外殼件102、104之尺寸及連接端子可經選擇以使得僅可以正側向上來安裝EDLC元件100且顛倒安裝元件100之任何嘗試皆將係無效的。因此，避免了因不正確安裝所致的不期望之反向電流流過元件100。

在使用中，外殼件102及104中之一者可連接至板101之一正極線側端子且外殼件102及104中之另一者可連接至板101之一負極負載側端子，其中元件100使正極端子與負極端子之間的一電連接完整。當電流自正極端子流過如此連接之ELDC元件100至負極端子時，在元件100中儲存能量且因此可在需要時自元件100釋放該能量。

在使用已知技術之實例性實施例中，外殼件102、104可各自由導電金屬或金屬合金形成。

與習用硬幣電池EDLC元件不同，EDLC元件100包括在元件100之外殼內部電氣串聯連接之多個儲存單元。元件100中之串聯連接之儲存單元允許EDLC元件100在比一單個單元元件原本可能之電壓高的電壓下操作。因此，EDLC元件100可在極化之外殼件102與104之間以高於以習用方式可能之電壓降操作。

EDLC元件100之較高操作電壓能力進一步達成某些安裝所需之EDLC元件之數目之減少，從而引起空間節約及簡化之能量儲存電路。EDLC元件100可代替兩個單個單元EDLC元件使用而具有甚小於各自納含於單獨外殼中但以組合形式使用之兩個單個單元元件之一封裝大小。因此可減小電路板101之大小以提供更小之電子元件。因此可減小提供能量儲存系統之成本，且可增加能量儲存系統之可靠性。因此，更強大但更小且成本更低之能量儲存系統係可能的。

現在翻至圖2，以剖視圖展示實例性EDLC元件100之內部構造。如在圖2中所展示，元件100包括一第一儲存單元106、一密封導體108、一第二儲存單元110及一密封絕緣體112。儲存單元106及110、密封導體108及密封絕緣體112通常係由導電外殼件102、104來圍封。外殼件102及104共同界定裝納單元106及110、密封導體108及密封絕緣體112之一內部腔。

第一儲存單元106經定位與接觸區域103相對地毗鄰外殼件102且與外殼件102接觸。第一儲存單元106包括在一分 離件120之對置側上延伸之電極114及116。在使用中，電極114及116中之一者充當一陽極且電極114及116中之另一者充當一陰極，此視當將元件100連接至電氣電路時元件100之極性而定。EDLC元件100中之單元106之構造及操作係好理解的且本文中將不再進一步詳述。

所展示實例性實施例中之密封導體108包括一大體平坦之端壁122、自端壁122延伸之一大體圓柱形側壁124及自側壁124向外延伸之一密封緣或凸緣126。端壁122上覆於第一儲存單元106之電極116且與第一儲存單元106之電極116接觸且具有大於儲存單元106之一直徑，以使得圓柱形側壁124通常圍繞第一單元106之周邊或圓周。亦即，端壁122及側壁124通常界定在納含第一單元106之外殼102上方延伸之一圍封物。密封緣126平行於端壁122但在與端壁122間隔之一平面中延伸。亦即，側壁124將端壁122與密封緣126互連，其中壁122與緣126自側壁124之對置端延伸。密封緣126係環形的且具有大於端壁122及側壁124之一外直徑。密封導體108可根據已知技術由此項技術中已知的一導電材料形成。

第二儲存單元110毗鄰密封導體108之端壁且與密封導體108之端壁122接觸地延伸。第二儲存單元110包括在一分離件132之對置側上延伸之電極128及130。在使用中，電極128及130中之一者充當一陽極且電極128及130中之另一者充當一陰極，此視當元件100連接至電氣電路時元件100之極性而定。EDLC元件100中之單元110之構造及操作係 好理解的且本文中將不再進一步詳述。在一實例性實施例中，單元110實質上係與單元106相同地建構，但本發明涵蓋，若期望，則可將單元106與單元110不同地建構。亦即，單元106與單元110在元件100之各種實施例中可包括或可不包括相同類型之電極或分離件。

密封導體108之端壁122將儲存單元106與儲存單元110彼此串聯地電連接，同時隔離在操作中單元106與單元110之間的離子移動。亦即，密封導體108分離儲存單元106、儲存單元110，以使得防止離子自一個單元106移動至另一單元110或反之亦然，但密封導體108仍提供單元106與單元110之間的一導電路徑。如此，且作為一個實例，電流可自外殼件102流至且通過第一儲存單元106、自第一儲存單元106流至且通過密封導體108、自密封導體108流至且通過第二儲存單元110，且自第二儲存單元110流至且通過外殼件104。經由儲存單元106及110，將能量儲存於元件100中，且當跨越外殼件102與104之電壓電位降至低於一預定臨限值時可釋放該能量。如此，EDLC元件100回應於一電路中之實際操作條件既儲存能量又耗散能量。密封導體108可係利用已知技術及此項技術中適合之導電材料製作，該等導電材料包括但不必限於金屬材料、導電聚合物及導電複合材料。

密封絕緣體112耦合至密封導體108之一部分。在該所圖解說明之實施例中，密封絕緣體112接觸密封導體108之側壁124且通常圍繞密封導體108之側壁124。另外，密封絕 緣體112經形成而具有一環形槽，該環形槽接納密封導體108之密封緣126且與密封導體108之密封緣126嚙合。

亦如在圖2中所展示，密封絕緣體112經組態以機械互連第一外殼件102與第二外殼件104。外殼104之一外周邊134延伸至且接納於密封絕緣體112之一內部區域或腔136中，同時外殼102之外周邊138包繞密封絕緣體112之外部。密封絕緣體112因此在元件100之內部以及外部上在外殼件102與外殼件104之間延伸且將外殼件102與外殼件104電隔離。所展示之密封絕緣體112進一步將密封導體108與外殼件102及外殼件104兩者以機械方式互連但電隔離。亦即，密封絕緣體112之一部分在外殼件102與密封導體108之密封緣126之間延伸，密封絕緣體112之另一部分在密封緣126與外殼件104之外周邊之間延伸，且密封絕緣體112之又一部分在密封導體108之圓柱形側壁124與外殼件104之外周邊之間延伸。密封絕緣體112可係利用已知技術及此項技術中之適合材料製作，該等材料包括但不必限於不導電金屬氧化物及不導電聚合物材料。

圖3係密封導體108與密封絕緣體112之一透視圖，在EDLC元件100之製造中，可作為一子總成140來提供密封導體108與密封絕緣體112(圖1及圖2)。在形成密封導體108之後，可將絕緣體112壓入配合至導體108。

可在總成140之一個側142上形成儲存單元106(圖2)，其中電極116(圖2)接觸對應側142上之密封導體108。然後可在絕緣體112上方配合外殼件102以完成EDLC元件100之一 半。

可在總成140之側144上形成另一儲存單元110(圖2)，其中電極128(圖2)接觸密封導體108。可將外殼件104與絕緣體112配合以完成EDLC元件100。

毫無疑問，將實現可以除與此項技術中所闡述之次序以外之一次序來組合元件100。

雖然已圖解說明及闡述ELDC元件100之實例性實施例，但本發明涵蓋可作出各種修改，同時在不同程度上達成可比得上之EDLC元件100之功能、效果及有利結果。

舉例而言，在某些實施例中，密封導體108之密封緣126可視為可選的且可予以省略。同樣，在某些實施例中，可省去導體108之側壁124。在安裝時可有效地倒轉導體108以使得側壁124可圍繞儲存單元110而非如所展示圍繞單元106亦係可能的。代替圍繞單元106及110中之一者或另一者，側壁124可圍繞單元106及單元110兩者。應理解，對密封導體108之修改可需要對密封絕緣體112之適當修改，且反之亦然。

本發明亦涵蓋可組合利用一個以上絕緣體來提供所闡述之各種電隔離及密封特徵。亦即，雖然所闡述之密封絕緣體112有益地係同時用作上文所論述之多個密封及電隔離用途之一單個件，但可利用一個以上絕緣體來實現類似用途。同樣，可使用除所闡述之密封絕緣體120以外之另外絕緣體。

在另外更改中，代替如所闡述地分別提供絕緣件及導電 件來實現密封特徵及隔離特徵，可提供在若干指定區域導電且在另外指定區域中不導電之整體部分。在此一實施例中，可本質上將絕緣體112及導體108組合成一個單體式部分且可經提供供稍後組裝於元件100中。

雖然在該所圖解說明之實施例中展示兩個儲存單元106及110，但可提供兩個以上單元，但應理解，可需要額外之密封導體108及絕緣體112來裝納額外單元。

圖4及圖5圖解說明一EDLC元件200之一第二實例性實施例。元件200通常包括通常經定形為一圓柱體且具有納含一第一儲存單元206、一密封導體208及一第二儲存單元210之一內部腔之一非導電外殼202。儲存單元106及108及密封導體108通常係藉由外殼202來圍封，在各種實施例中，外殼202可以一個以上部分形成或形成為一單個部分。外殼202可係根據已知技術及製程(包括但不限於模製)由此項技術中已知的電氣不導電材料(諸如，舉例而言，塑膠)來形成。雖然圖解說明一經修圓圓柱形狀之外殼，但其他形狀係可能的且係可利用的，該等形狀包括但不限於正方形形狀或矩形形狀。

第一儲存單元206經定位毗鄰元件200之一個側上之外殼202且與元件200之一個側上之外殼202接觸。第一儲存單元206包括在一分離件220對置側上延伸之電極214及216。在使用中，電極214及216中之一者充當一陽極且電極214及216中之另一者充當一陰極，此視當元件200連接至電氣電路時元件200之極性而定。EDLC元件100中之單元206之 構造及操作係好理解的且本文中將不再進一步詳述。

所展示實例性實施例中之密封導體208通常係平坦的且係平面的且具有一圓盤形狀。或者陳述為，密封導體208在該所展示之實例性實施例中形成為一大體圓形之平板，但在其他實施例中其他形狀係可能的。因此，密封導體208之形狀較元件100中之密封導體108(圖2及圖3)大大簡化。密封導體208可係根據已知技術由一適合導電材料(諸如上文針對元件100中之密封導體108所闡述之材料)形成。

密封導體208將儲存單元206與儲存單元210彼此串聯地電連接，同時隔離在操作中單元206與單元210之間的離子移動。亦即，密封導體208分離儲存單元206、210，以使得防止離子自一個單元206移動至另一單元210或反之亦然，但密封導體208仍提供單元206與210之間的一導電路徑。如最好地在圖6中展示，密封導體208之一周邊邊緣222可延伸至外殼202之一側壁中以完全密封且分割儲存單元106、儲存單元110之間的外殼腔。亦即，在該所展示之實例中，密封導體208之一半徑尺寸大於外殼202之內半徑，以使得外殼側壁204圍繞密封導體208之周邊邊緣222。

第二儲存單元210與第一儲存單元206相對地毗鄰密封導體208且與密封導體208接觸地延伸。第二儲存單元210包括在一分離件232之對置側上延伸之電極228及230。在使用中，電極228及230中之一者充當一陽極且電極228及230 中之另一者充當一陰極，此視當元件200連接至電氣電路時元件200之極性而定。EDLC元件200中之單元210之構造及操作係好理解的且本文中將不再進一步詳述。在一實例性實施例中，單元210實質上與單元206相同地建構，但本發明涵蓋，若期望，則可將單元206與單元210不同地建構。亦即，單元206與單元210在元件200之各種實施例中可包括或可不包括相同類型之電極或分離件。

如在圖6中所展示，單元106、單元110每一者中之分離件220、分離件232可進一步延伸至外殼202之側壁中。如此，分離件220、分離件232之半徑大於外殼側壁之一內半徑。然而，分離件220、分離件232之半徑大於單元206、210中之電極之半徑。

本發明亦提供分別接觸第一單元206與第二單元210之導電端子組件234及導電端子組件236。端子組件234及端子組件236通常包括毗鄰於單元206及單元210之各別電極214及電極230之圓形接觸區域。端子234及端子236可形成為導電金屬板，且在所展示之實例中可包括伸長連接器部分238、連接器部分240，可使用該等連接器部分以一已知方式將元件200連接至電氣電路。

絕緣外殼202將端子組件234與端子組件236彼此電隔離，而密封導體208連接端子組件234與端子組件236之間的儲存單元206與儲存單元208。在該所展示之實例中，僅組件234及組件236之連接器部分238、240曝露於外殼202外部。

絕緣外殼202省去對元件200中之密封絕緣體112(圖2及圖3)之一需要。密封導體208亦較元件100中之密封導體108(圖2及圖3)大大簡化。端子組件202、端子組件204比元件100中之金屬外殼件102、104更容易形成。因此元件200相對於元件100提供一定數目個製造優點，包括省去某些部分及簡化其他部分。

與現有EDLC元件之約2.5V至約2.7V之操作電壓相比較，使用元件100及元件200高達約5.5V之操作電壓係可能的。在一單個元件封裝中之增加之操作電壓促成上文所闡述之優點。

現在鹹信已在所揭示實例性實施例之視圖中充足地圖解說明該等發明構思之益處及優點。

本發明已揭示一電氣二重層電容(EDLC)元件，其包括：一外殼；各自經定位於該外殼中之一第一儲存單元及一第二儲存單元，其中該第一儲存單元與該第二儲存單元彼此串聯地電連接；及在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間建立串聯連接之一密封導體。

視情況，該密封導體可包括一平坦端壁及一圓柱形側壁。該端壁可在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間延伸，且該圓柱形側壁可圍繞該第一儲存單元之一部分。該圓柱形側壁可遠離該第二儲存單元延伸。該密封導體亦可包括與該平坦端壁相對地自該側壁延伸之一密封緣。另一選擇係，該密封導體可係一平面組件，且該密封導體之一周邊邊緣可延伸至該外殼之一側壁中。該密封導體可係由 一金屬、一導電聚合物及一導電複合材料中之至少一者製作。

亦可視情況提供一密封絕緣體，其中該密封絕緣體耦合至該密封導體之一部分。該密封導體可包括一圓柱形側壁，其中該密封絕緣體圍繞該側壁。該密封導體亦可包括一密封緣，其中該密封絕緣體接納該密封緣之一部分。該密封絕緣體可經組態以機械互連該第一外殼與該第二外殼，且該密封絕緣體之一部分可在該第一外殼與該第二外殼之間延伸且將該第一外殼與該第二外殼電隔離。該密封絕緣體可係由金屬氧化物及聚合物中之一者製作。

第一儲存單元及第二儲存單元中之每一者可包括一陽極、一陰極及其之間的一分離件。該外殼可包括共同界定一硬幣電池封裝組態之一第一外殼件及一第二外殼件。該外殼可電氣傳導或可電氣絕緣。第一平面端子組件與第二平面端子組件可係毗鄰該第一儲存單元與該第二儲存單元定位。該第一端子組件及該第二端子組件可各自包括在該外殼外部延伸之伸長連接器部分。

本發明揭示一電氣二重層電容(EDLC)元件之另一實施例，其包括：界定一內部腔之一外殼；納含於外殼之該內部腔中之一第一儲存單元及一第二儲存單元；及在該內部腔內分離該第一儲存單元與該第二儲存單元之一密封導體，該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元同時在該等第一儲存單元及第二儲存單元之每一者中隔離離子移動。

視情況，一密封絕緣體可耦合至該密封導體之一部分，其中該密封絕緣體將該第一外殼與該第二外殼彼此電隔離。該密封導體可包括一平坦端壁及一圓柱形側壁，其中該端壁分離該第一儲存單元與該第二儲存單元。該圓柱形側壁圍繞該第一儲存單元之一部分。該密封導體可進一步包括與該平坦端壁相對地自該圓柱形側壁延伸之一密封緣，且該密封緣可嚙合至該密封絕緣體。該密封絕緣體可係由金屬氧化物及聚合物中之一者製作。另一選擇係，該密封導體可係一平面組件，且密封導體之周邊邊緣可延伸至該外殼之一側壁中。該密封導體可係由一金屬、一導電聚合物及一導電複合材料中之至少一者製作。該殼體可係電氣絕緣的。

可使第一平面端子組件與第二平面端子組件毗鄰該第一儲存單元與第二儲存單元定位。該第一端子組件及該第二端子組件可各自包括在該外殼外部延伸之伸長連接器部分。該外殼可包括共同界定一硬幣電池封裝組態之一第一導電外殼件及一第二導電外殼件。

本發明已揭示一電氣二重層電容器(EDLC)之一實施例，其包括：一第一外殼；毗鄰該第一外殼之一第一儲存單元；一密封導體，其包含一端壁及一側壁，該端壁與該第一外殼相對地毗鄰該第一儲存單元延伸，該側壁通常圍繞該第一儲存單元之一外周邊；與該第一儲存單元相對地緊接該密封導體之一第二儲存單元；毗鄰該第二儲存單元之一第二外殼；及耦合至該密封導體之一部分且耦合至該 第一外殼及該第二外殼之一密封絕緣體；其中該密封絕緣體將該第一外殼、該第二外殼及該密封導體彼此電隔離；且其中該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元，同時隔離該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動。視情況，該第一外殼與該第二外殼可共同界定一硬幣電池封裝組態。

本發明已揭示一電氣二重層電容器(EDLC)之一實施例，其包括：界定一內部腔之一電絕緣外殼；在該內部腔中之一第一儲存單元；在該腔中毗鄰該第一儲存單元延伸之一密封導體；在該內部腔中之一第二儲存單元，該第二儲存單元與該第一儲存單元相對地緊接該密封導體；與該密封導體相對地毗鄰該第一儲存單元之一第一端子；及與該密封導體相對地毗鄰該第二儲存單元之一第二端子；其中該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元及該第二儲存單元同時隔離在該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動；且其中該外殼電隔離該第一端子與第二端子。視情況，該第一端子及該第二端子中之每一者包含在該外殼外部延伸之一伸長連接器部分。

本發明揭示一種製造一電氣二重層電容(EDLC)元件之方法，其包括：用一密封導體分離一第一儲存單元與一第二儲存單元；且將該第一儲存單元及該第二儲存單元圍封於一單個封裝中，藉此該密封導體將該第一儲存單元與該第二儲存單元串聯地電連接，同時隔離在該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動。視情況，該 封裝包含一第一導電外殼及一第二導電外殼，該方法進一步包括將該第一外殼、該第二外殼及該密封導體電隔離。

本撰寫說明使用實例(包括最好模式)來揭示本發明，且亦使熟習此項技術者能夠實踐本發明，包括製作及使用任何元件或系統及執行任何所併入之方法。本發明之可取得專利權之範疇係藉由申請專利範圍來界定，且可包括熟習此項技術者所想到之其他實例。若此等其他實例具有與該申請專利範圍之文字語言並無相異之結構組件或若其包括與該申請專利範圍之文字語言無實質差異之等效結構組件，則意欲介於該申請專利範圍之範疇內。

100‧‧‧電氣二重層電容元件

101‧‧‧電路板

102‧‧‧第一導電外殼件

103‧‧‧接觸區域

104‧‧‧第二導電外殼件

105‧‧‧接觸區域

106‧‧‧第一儲存單元

108‧‧‧密封導體

110‧‧‧第二儲存單元

112‧‧‧密封絕緣體

114‧‧‧電極

116‧‧‧電極

120‧‧‧分離件

122‧‧‧端壁

124‧‧‧圓柱體側壁

126‧‧‧凸緣

128‧‧‧電極

130‧‧‧電極

132‧‧‧分離件

134‧‧‧外周邊

136‧‧‧腔

138‧‧‧外周邊

140‧‧‧總成

142‧‧‧側

144‧‧‧側

200‧‧‧電氣二重層電容元件

202‧‧‧非導電外殼

206‧‧‧第一儲存單元

208‧‧‧密封導體

210‧‧‧第二儲存單元

214‧‧‧電極

216‧‧‧電極

220‧‧‧分離件

222‧‧‧周邊邊緣

228‧‧‧電極

230‧‧‧電極

232‧‧‧分離件

234‧‧‧端子

236‧‧‧端子

238‧‧‧連接器部分

240‧‧‧連接器部分

圖1係一第一實例性電氣二重層電容(EDLC)元件之一透視圖。

圖2係圖1中所展示之EDLC元件之一剖視圖。

圖3係圖1及圖2中所展示之EDLC元件之一部分之一透視圖。

圖4係一第二實例性EDLC元件之一剖視圖。

圖5係圖4中所展示之EDLC元件之一透視圖。

圖6係圖3及圖4中所展示之EDLC元件之另一剖視圖。

100‧‧‧電氣二重層電容元件

102‧‧‧第一導電外殼件

103‧‧‧接觸區域

104‧‧‧第二導電外殼件

105‧‧‧接觸區域

106‧‧‧第一儲存單元

108‧‧‧密封導體

110‧‧‧第二儲存單元

112‧‧‧密封絕緣體

114‧‧‧電極

116‧‧‧電極

120‧‧‧分離件

122‧‧‧端壁

124‧‧‧圓柱體側壁

126‧‧‧凸緣

128‧‧‧電極

130‧‧‧電極

132‧‧‧分離件

134‧‧‧外周邊

136‧‧‧腔

138‧‧‧外周邊

Claims (25)

1. 一種電氣二重層電容(EDLC)元件，其包含：一外殼；一第一儲存單元及一第二儲存單元，其各自定位於該外殼中，其中該第一儲存單元與該第二儲存單元彼此串聯地電連接，其中該第一儲存單元與該第二儲存單元之各具有一大體平面陽極、一大體平面陰極及一位於該大體平面陽極與該大體平面陰極之間的分離件，該大體平面陰極平行於該大體平面陽極延伸，並與該大體平面陽極間隔開；及一密封導體，其在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間建立該串聯連接，該密封導體具有一本體，該本體具有平坦且平面之外末端，該平坦且平面之外末端延伸平行於該第一儲存單元與該第二儲存單元之每一的該大體平面陽極與該大體平面陰極，並與該第一儲存單元與該第二儲存單元之每一的該大體平面陽極與該大體平面陰極相間隔開，該密封導體透過該平坦且平面之外末端機械地保持在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間的位置；及該平坦且平面之外末端電絕緣於該外殼；其中該密封導體之該本體更包含一平坦端壁及一圓柱形側壁，該圓柱形側壁大體垂直於該平坦端壁延伸；其中該平坦端壁在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間延伸；及 其中該圓柱形側壁包含一第一端與一與該第一端對置之第二端，該平坦端壁自該第一端延伸，且其中該密封導體之該平坦且平面之外末端自該圓柱形側壁之該第二端延伸。
2. 如請求項1之EDLC元件，其中該第一儲存單元中之該大體平面陽極與該大體平面陰極之每一具有一第一高度尺寸，該第一高度尺寸大體垂直於各該陽極與該陰極之平面被量測，該密封導體之該圓柱形側壁圍繞該第一儲存單元之一部分，且該圓柱形側壁具有一大於該第一高度尺寸之第二高度尺寸。
3. 如請求項1之EDLC元件，其中該圓柱形側壁遠離該第二儲存單元延伸。
4. 如請求項1之EDLC元件，其中該密封導體係由一金屬、一導電聚合物及一導電複合材料中之至少一者製作的。
5. 如請求項1之EDLC元件，其進一步包含一密封絕緣體，該密封絕緣體耦合至該平坦且平面之外末端。
6. 如請求項5之EDLC元件，其中該密封導體本體之該圓柱形側壁圍封該第一儲存單元與該第二儲存單元之其一，該密封絕緣體圍繞該圓柱形側壁。
7. 如請求項6之EDLC元件，其中該密封絕緣體經組態以接納該平坦且平面之外末端。
8. 如請求項5之EDLC元件，其中該外殼具有一第一外殼與一第二外殼，且其中該密封絕緣體經組態以機械互連該第一外殼與該第二外殼。
9. 如請求項5之EDLC元件，其中該外殼具有一第一外殼與一第二外殼，且其中該密封絕緣體之一部分在該第一外殼與該第二外殼之間延伸且電隔離該第一外殼與該第二外殼。
10. 如請求項5之EDLC元件，其中該密封絕緣體係由金屬氧化物及聚合物中之一者製作的。
11. 如請求項5之EDLC元件，其中該密封絕緣體具有一大體垂直槽，該大體垂直槽接納該第一外殼與該第二外殼之其一的一部分，且其中該密封絕緣體進一步具有一大體水平槽，該大體水平槽接納該密封導體之該平坦且平面之外末端。
12. 如請求項1之EDLC元件，其中該外殼包含共同界定一硬幣電池封裝組態之一第一外殼件及一第二外殼件。
13. 如請求項1之EDLC元件，其中該外殼係電絕緣的。
14. 如請求項1之EDLC元件，其進一步包含毗鄰該第一儲存單元及該第二儲存單元定位之第一平面端子組件及第二平面端子組件。
15. 一種電氣二重層電容(EDLC)元件，其包含：一第一外殼與一第二外殼，其界定一內部腔；一第一儲存單元及一第二儲存單元，其納含於外殼之該內部腔中，其中該第一儲存單元與該第二儲存單元之每一具有一陽極、一陰極及一大體平面分離件，該大體平面分離件在該陽極與該陰極之間延伸；一密封導體，其在該內部腔內分離該第一儲存單元與 該第二儲存單元，該密封導體電絕緣於該外殼，同時串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元，並同時隔離該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動，該密封導體具有一平坦且平面之外末端，該平坦且平面之外末端延伸平行於該第一儲存單元與該第二儲存單元之每一者的分離件之該平面，該密封導體透過該平坦且平面之外末端及該密封導體機械保持在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間的位置；及一密封絕緣體，其接納該密封導體之該平坦且平面之外末端，該密封絕緣體使該第一外殼與該第二外殼互相電隔離；該密封導體進一步具有一平坦端壁、一垂直於該平坦端壁延伸之圓柱形側壁以及垂直於該圓柱形側壁延伸之該平坦且平面之外末端；其中該密封絕緣體包含一槽以接納該平坦及平面之外末端。
16. 如請求項15之EDLC元件，其中該圓柱形側壁圍繞該分離件與該第一儲存單元中該陽極與該陰極之一部分。
17. 如請求項15之EDLC元件，其中該密封絕緣體係由金屬氧化物及聚合物中之一者製作的。
18. 如請求項15之EDLC元件，其中該密封導體係由一金屬、一導電聚合物及一導電複合材料中之至少一者製作的。
19. 如請求項15之EDLC元件，其中該外殼係電絕緣的。
20. 如請求項15之EDLC元件，其進一步包含毗鄰該第一儲存單元及該第二儲存單元定位之第一平面端子組件及第二平面端子組件。
21. 如請求項15之EDLC元件，其中該外殼包含共同界定一硬幣電池封裝組態之一第一導電外殼件及一第二導電外殼件。
22. 一種電氣二重層電容(EDLC)元件，其包含：一第一外殼；一第一儲存單元，其毗鄰該第一外殼，該第一儲存單元具有一陽極、一陰極及一在該陽極與該陰極之間延伸之分離件；一密封導體，其包含一平面端壁及一圓柱形側壁，該圓柱形側壁垂直於該平面端壁延伸，該端壁與該第一外殼相對地毗鄰該第一儲存單元延伸，該側壁大體圍繞該分離件及該第一儲存單元中之該陽極與該陰極之每一者之一部分之一外周邊；一第二儲存單元，其與該第一儲存單元相對地緊接該密封導體；一第二外殼，其毗鄰該第二儲存單元；及一單一密封絕緣體，其經組態以在一第一位置接納該密封導體之一部分，該單一密封絕緣體經組態以在一第二位置接納該第二外殼之一部分；其中該單一密封絕緣體將該第一外殼、該第二外殼及該密封導體彼此電隔離；且 其中該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元，同時隔離該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動；其中該圓柱形側壁包含一第一端與一對置於該第一端之第二端，該平面端壁自該第一端延伸，且一平坦且平面之外末端自該圓柱形側壁之該第二端延伸；其中該平面端壁在該第一儲存單元與該第二儲存單元之間延伸；及該密封導體透過該平坦且平面之外末端機械地保持至該單一密封絕緣體。
23. 如請求項22之EDLC元件，其中該第一外殼與該第二外殼共同界定一硬幣電池封裝組態。
24. 一種電氣二重層電容(EDLC)元件，其包含：一外殼，其界定一內部腔；一第一儲存單元，其位於該內部腔中，該第一儲存單元包含一在一第一平面延伸之陽極、一在一第二平面延伸之陰極及一分離件，該分離件在該陽極與該陰極之間在一第三平面延伸；一密封導體，其在該腔中毗鄰該第一儲存單元延伸，該密封導體具有一平坦且平面之外末端、一圓柱形側壁及一平面端壁，該平坦且平面之外末端平行於該第一平面、第二平面與該第三平面延伸，且該平坦且平面之外末端與該第一平面、第二平面與該第三平面間隔開，該圓柱形側壁垂直於該平坦且平面之外末端延伸，該平面 端壁平行於該平坦且平面之外末端延伸，且該平面端壁與該平坦且平面之外末端間隔開；一第二儲存單元，其位於該內部腔中，該第二儲存單元與該第一儲存單元相對地緊接該密封導體；一第一端子，其與該密封導體相對地毗鄰該第一儲存單元；及一第二端子，其與該密封導體相對地毗鄰該第二儲存單元；其中該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元，同時隔離該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動；其中該密封導體之該平坦且平面之外末端被一密封絕緣體與該外殼之一側壁的其中之一接納，以固定該密封導體在該內部腔中之位置；及其中該密封導體電隔離該外殼。
25. 一種製造一電氣二重層電容(EDLC)元件之方法，其包含：在一密封導體之對置側上組裝一第一儲存單元與一第二儲存單元，該密封導體具有一平坦且平面之外末端、一垂直於該平坦且平面外末端之側壁及一平面端壁，該平面端壁平行於該平坦且平面之外末端延伸，且該平面端壁與該平坦且平面之外末端間隔開；及將該第一儲存單元及該第二儲存單元圍封於一單個封裝中，並透過該平坦且平面之外末端固定該密封導體之 定位，藉此該密封導體串聯地電連接該第一儲存單元與該第二儲存單元，同時隔離該第一儲存單元及該第二儲存單元中之每一者中之離子移動，其中該封裝具有一第一導電外殼與一第二導電外殼，該方法進一步包含電隔離該第一外殼、該第二外殼以及該密封導體。