專利名稱：形成用于儲能設(shè)備的電極結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成電極結(jié)構(gòu)的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及形成用于儲能設(shè)備的電極結(jié)構(gòu)的方法。
用于儲能設(shè)備的電極結(jié)構(gòu)通常從含有粉末形式的碳質(zhì)材料，粘結(jié)劑和溶劑制備。這一淤漿典型地使用刀刮涂工藝被涂敷在金屬箔集流器上，從而在集流器上得到薄而均勻的淤漿涂層。有涂層的集流器然后在烘箱中干燥以除去溶劑和固化該粘結(jié)劑。該電極結(jié)構(gòu)然后，任選地，被壓延，以便通過減少電化學(xué)活性材料的體積或封裝分?jǐn)?shù)，減少電極結(jié)構(gòu)的總孔隙度來使被涂敷到集流器上的電化學(xué)活性材料致密化。
有許多與牽涉到在工藝中使用溶劑的形成電極組合件的普通方法相關(guān)的缺點。例如，溶劑在這些普通方法中的使用會導(dǎo)致與揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)釋放到環(huán)境中的環(huán)境問題；增加了與此類溶劑的使用有關(guān)的成本，其中包括為了確保從電極結(jié)構(gòu)中充分除去溶劑所需要的延長的烘箱干燥時間所導(dǎo)致的增加的能源成本。
克服與普通電極組裝方法有關(guān)的缺點的一種嘗試已公開在授權(quán)于Firsich的美國專利No.5,993,996中。Firsich尤其公開了通過將可碳化的粘結(jié)劑和可碳化的聚合物前體噴涂到可除去的背襯材料上來形成碳電極單塊的方法。該噴涂的材料可以在碳化前后從背襯材料上除去。該碳化的材料可以經(jīng)由后續(xù)的酸處理被活化和官能化。然而希望有一種將活性碳材料直接沉積到集流器上的方法，它不需要由Firsich公開的后續(xù)碳化和它使對溶劑的需要最小化或不需要溶劑。
在本發(fā)明的一個方面，提供了形成電極結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)通過將一種混合物噴涂在集流器上而在集流器上沉積多孔電極，該混合物含有(i)碳；(ii)粘結(jié)劑；和，任選，(iii)導(dǎo)電性添加劑；(b)加熱(a)的產(chǎn)品以固化粘結(jié)劑；和任選地，(c)壓延(b)的產(chǎn)品。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了形成電極結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)通過將一種混合物靜電噴射沉積在集流器上而在集流器上沉積多孔電極，該混合物含有(i)碳；(ii)粘結(jié)劑；和，任選，(iii)導(dǎo)電性添加劑；(b)加熱(a)的產(chǎn)品以固化粘結(jié)劑；和任選地，(c)壓延(b)的產(chǎn)品。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了形成電極結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)預(yù)處理集流器以改性它的表面能；(b)通過將一種混合物噴涂在改性集流器上而在該集流器上沉積多孔電極，該混合物包括(i)碳；(ii)粘結(jié)劑；和，任選，(iii)導(dǎo)電性添加劑；(b)加熱(a)的產(chǎn)品以固化粘結(jié)劑；和任選地，(c)壓延(b)的產(chǎn)品。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供長壽命雙層電容器，包括(a)由本發(fā)明的方法制備的至少兩個電極結(jié)構(gòu)；(b)插入在至少兩個電極結(jié)構(gòu)之間的至少一個多孔隔片和(c)與至少兩個電極結(jié)構(gòu)和至少一個多孔隔片接觸的電解溶液。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了含有由本發(fā)明的方法制備的電極結(jié)構(gòu)的儲能設(shè)備。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供了本發(fā)明的儲能設(shè)備在各種系統(tǒng)中的使用，此類系統(tǒng)包括汽車，電力質(zhì)量系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)，光電池的儲能裝置，風(fēng)車的儲能裝置，醫(yī)療系統(tǒng)，汽車推進(jìn)系統(tǒng)，軍用電子系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，工業(yè)電子系統(tǒng)，用戶電子系統(tǒng)，便攜式電子系統(tǒng)，聲頻系統(tǒng)和家用電器。
本發(fā)明的沉積方法的應(yīng)用都采用對使用者和對環(huán)境無害的材料。在普通液體涂料施涂方法中使用的有害的易散發(fā)的有機(jī)溶劑載體的需要幾乎得到消除。因此，本發(fā)明的沉積方法會導(dǎo)致很少(即使有)的揮發(fā)性物質(zhì)散發(fā)到環(huán)境中；因此，減輕了與該揮發(fā)性物質(zhì)有關(guān)的空氣污染和健康問題。而且，本發(fā)明的方法顯示出了很高的涂敷效率，這至少部分地基于過噴的材料的易回收再利用性。例如，在本發(fā)明的一個實施方案中，至少75wt％的噴霧的粉末；另外地至少85wt％的噴霧的粉末，被轉(zhuǎn)移到集流器上和保留在上面。保留的粉末可以容易地以90wt％或更高的比率被回收和再利用。
適合于本發(fā)明使用的沉積技術(shù)包括，例如，粉末火焰噴鍍，火焰噴射熱解，燃燒化學(xué)蒸汽沉積，高速度氧化燃油霧化噴射(oxy-fuelspraying)，空氣等離子體噴霧，靜電噴涂，電弧噴鍍和流化浸涂。在本發(fā)明的一個實施方案中，使用靜電噴涂沉積技術(shù)。在這一實施方案的一個方面中，細(xì)磨的碳和粘結(jié)劑的混合物被賦予靜電荷和推進(jìn)到集流器之上。在這一實施方案的另一方面，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)電暈靜電噴射槍可用來將碳和粘結(jié)劑的混合物沉積在已接地的集流器上。此類噴槍的例子是從Nordson Corporation of Amherst，Ohio商購的VersaSprayII。
碳，粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電性添加劑的噴涂混合物可通過例如傳導(dǎo)的，對流的，輻射的，感應(yīng)的熱能，電磁輻射能量或它們的結(jié)合來固化。在一個實施方案中，碳，粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電性添加劑的噴涂混合物被加熱至高于粘結(jié)劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度但低于粘結(jié)劑的分解溫度的一種溫度保持2到120分鐘的一段時間；另外地2到60分鐘；另外地2到30分鐘。
本發(fā)明的方法可以任選地包括集流器預(yù)處理操作。例如，能夠?qū)υ摷髌鬟M(jìn)行表面處理以改性它的表面能來促進(jìn)它的潤濕性和/或它的粘合性能。
適合于本發(fā)明所使用的集流器表面預(yù)處理操作包括，例如，電暈蝕刻，機(jī)械磨蝕，化學(xué)蝕刻，熱處理和化學(xué)處理。
在一個實施方案中，由本發(fā)明的方法沉積的多孔電極顯示出在25和500μm之間的平均固化厚度；另外地在50和250μm之間；另外地在50和150μm之間。
在一個實施方案中，由本發(fā)明的方法形成的多孔電極顯示出了變化小于10％；另外地小于5％；另外地小于2％；另外地小于1％的均勻厚度。
適合用于本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)中的集流器可以由幾乎任何導(dǎo)電體制成。本領(lǐng)域中技術(shù)人員將知道為了某個應(yīng)用來選擇集流器的構(gòu)造的合適材料。例如，本領(lǐng)域中技術(shù)人員會認(rèn)識到被引入到雙層超級電容器中的電極結(jié)構(gòu)的集流器應(yīng)該由導(dǎo)電性材料制成，后者顯示出對用于該設(shè)備中的電解物質(zhì)的耐電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕性能。在一個實施方案中，該集流器可以從選自鋁，不銹鋼，鋅，鈦，鉭，銅，金，鎳或它們的結(jié)合物中的材料制成；另外地從選自銅和鋁的材料制成；另外地從鋁制成。
在一個實施方案中，該集流器可以是包括例如箔，有三維結(jié)構(gòu)的泡沫狀金屬，多孔拉制金屬網(wǎng)，網(wǎng)，篩，絨線(wool)或它們的結(jié)合物在內(nèi)的形式。在這一實施方案的一個方面，該集流器可以由鋁箔制成。
在一個實施方案中，本發(fā)明的集流器顯示出5到500μm；另外地5到100μm；另外地5到50μm的平均厚度。
在本發(fā)明的一個實施方案中，碳、粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電性添加劑的混合物可以包括50-98wt％碳；另外地50-95wt％碳；另外地50-90wt％碳，另外地50-85wt％碳，另外地50-80wt％碳。
在本發(fā)明的一個實施方案中，碳、粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電性添加劑的混合物可以包括不超過50wt％粘結(jié)劑，另外地0.5-50wt％粘結(jié)劑，另外地2-50wt％粘結(jié)劑，另外地低于15wt％粘結(jié)劑，另外地0.5-10wt％粘結(jié)劑，另外地低于5wt％粘結(jié)劑。
在本發(fā)明的一個實施方案中，碳、粘結(jié)劑和任選的導(dǎo)電性添加劑的混合物可以包括小于或等于10wt％導(dǎo)電性添加劑；另外地低于5wt％導(dǎo)電性添加劑；另外地低于2wt％導(dǎo)電性添加劑。
適合本發(fā)明使用的碳包括，例如，活性炭，大網(wǎng)狀碳，碳納米管和富勒烯。
在一個實施方案中，該碳是電容大于10F/g的活性炭。
在另一個實施方案中，該碳是具有用Brunauer，Emmett，Teller(BET)分析方法測定的表面積為至少50m2/g，另外地50-3,000m2/g，另外地至少500m2/g，另外地500-2,500m2/g，另外地800-2,500m2/g，另外地1,000-2,500m2/g，另外地1,300-2,500m2/g，另外地1,500-2,500m2/g的活性炭。
在另一個實施方案中，該碳是顯示由氮吸附技術(shù)測定的孔隙容積大于0.1cm3/g的活性炭。
在另一個實施方案中，該碳是顯示由Horvath-Kawazoe(H-K)方法測定的在0.1和5.0nm之間具有至少一個峰的孔隙大小分布的活性炭。
在另一個實施方案中，該碳顯示出由Barrett-Joyner-Halenda(BJH)方法測定的在2.0nm和50.0nm之間具有至少一個峰的孔隙大小分布。
在另一個實施方案中，該碳顯示出，當(dāng)利用H-Kdv/dlog(W)孔隙大小分布測量時在小于或等于2nm的孔隙尺寸下有至少一個第一清晰峰的孔隙大小分布，和在大于2nm，另外地大于3nm，另外地大于5nm，另外地大于10nm，另外地大于12.5nm的孔隙尺寸下的利用BJHdv/dlog(D)孔隙大小分布測量的至少一個第二清晰峰。
在另一個實施方案中，該碳是顯示出體積平均粒度低于50μm的活性炭。
在另一個實施方案中，該碳是顯示出微孔、中孔和大孔的分布和至少500m2/g的BET表面積的活性炭，其中BET表面積的10-80％屬于具有1.7-10,000nm的直徑的孔隙。
在另一個實施方案中，該碳是一種活性炭，它的電容大于10F/g；BET表面積大于50m2/g，另外地50-3,000m2/g，另外地至少500m2/g，另外地500-2,500m2/g，另外地800-2,500m2/g，另外地1,000-2,500m2/g，另外地1,300-2,500m2/g，另外地1,500-2,500m2/g；孔隙容積大于0.1cm3/g；在0.1-50nm之間有至少一個峰的一種孔隙大小分布以及低于50μm的體積平均粒度。在這一實施方案的一個方面，該碳是大網(wǎng)狀含碳材料。在這一實施方案的另一方面，該碳是粉末。
適合本發(fā)明使用的活性炭可以從各種起始原料生產(chǎn)，它們包括，例如，苯酚-甲醛聚合物，蜜胺-甲醛聚合物，間苯二酚-甲醛聚合物，聚苯胺，聚丙烯腈，kynel，人造絲，椰子殼，碳水化合物(如蔗糖)，瀝青，木材和它們的混合物。
適合為本發(fā)明使用的粘結(jié)劑包括，例如，聚酰胺，聚酯，纖維素酯，甲基纖維素，(甲基)丙烯酸酯，聚(甲基)丙烯酸酯，聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯(PVC)，聚偏二氟乙烯(PVDF)，聚苯砜，聚乙烯吡咯烷酮，聚四氟乙烯(PTFE)，發(fā)泡的聚四氟乙烯(ePTFE)，乙烯-丙烯-二烯單體(EPDM)，高分子量聚乙烯(UHMWPE)，苯乙烯聚合物(styrenics)和它們的結(jié)合物。適合為本發(fā)明所使用的商購粘結(jié)劑包括Kynar761和Kynar2801，它們可從Atofina Chemicals of Philadelphia，Pennsylvania商購。本領(lǐng)域中技術(shù)人員知道選擇適合用于包括本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的某個設(shè)備中的粘結(jié)劑材料。例如，對用于雙層超級電容器中的電極結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域中技術(shù)人員知道選擇與用于該設(shè)備中的電解質(zhì)相容的粘結(jié)劑材料。
在一個實施方案中，該粘結(jié)劑顯示出小于或等于5μm的體積平均粒度。在另一個實施方案中，該粘結(jié)劑顯示出的體積平均粒度不大于由該碳所顯示出的體積平均粒度的50％。
適合為本發(fā)明所使用的導(dǎo)電性添加劑包括，例如，炭黑，石墨，二氧化鈦，氧化釕和它們的混合物。在一個實施方案中，該導(dǎo)電性添加劑含有導(dǎo)電性碳。在這一實施方案的一個方面，該導(dǎo)電性碳是炭黑，石墨和它們的混合物。適合為本發(fā)明所使用的市場上可買到的炭黑包括，例如，分別從Akzo Nobel和Cabot Corporation商購的ketjen黑和乙炔黑。在另一個實施方案中，該導(dǎo)電性添加劑顯示出小于或等于50μm的體積平均粒度。
本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)可以用于各種儲能設(shè)備中，它們包括，例如，雙電層電容器(又已知為超級電容器)，電池，燃料電池，功率穩(wěn)定設(shè)備和電容性去離子設(shè)備。包括本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)的儲能設(shè)備可以用于各種系統(tǒng)中，這些系統(tǒng)包括，例如，汽車系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)起動系統(tǒng)，光電池的儲能裝置，風(fēng)車的儲能裝置，醫(yī)療系統(tǒng)，汽車推進(jìn)系統(tǒng)，軍用電子系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，工業(yè)電子系統(tǒng)，用戶電子系統(tǒng)，便攜式電子系統(tǒng)，聲頻系統(tǒng)和家用電器。
在一個實施方案中，本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)可以用于電容器。在這一實施方案的一個方面，該電容器是含有由本發(fā)明的方法制備的至少兩個電極結(jié)構(gòu)，在至少兩個電極結(jié)構(gòu)之間插入的至少一個多孔隔片以及與該至少兩個電極結(jié)構(gòu)和至少一個多孔隔片接觸的電解溶液的雙層電容器。
適合為本發(fā)明所使用的電解溶液包括，例如，有機(jī)電解溶液和含水電解溶液。在一個實施方案中，該電解溶液是有機(jī)電解溶液。在這一實施方案的一個方面，該有機(jī)電解溶液可以通過將電解質(zhì)溶解在有機(jī)溶劑或有機(jī)溶劑的混合物中來獲得。
適合用于本發(fā)明的電解溶液中的有機(jī)溶劑包括，例如，電化學(xué)穩(wěn)定的碳酸亞乙基酯；碳酸亞丙基酯；碳酸亞丁基酯；γ-丁內(nèi)酯；環(huán)丁砜；環(huán)丁砜衍生物；3-甲基環(huán)丁砜；1，2-二甲氧基乙烷；乙腈；戊二腈；戊腈；二甲基甲酰胺；二甲亞砜；四氫呋喃；二甲氧基乙烷；甲酸甲酯；碳酸二甲基酯；碳酸二乙基酯；碳酸乙基甲基酯和它們的混合物。
適合與有機(jī)溶劑一起使用的電解質(zhì)包括，例如，鹽，它具有由R1R2R3R4N+或R1R2R3R4P+表示的季化鎓陽離子，其中R1，R2，R3和R4各自獨立地是C1-6烷基，和選自例如BF4-，PF6-，ClO4-，CF3SO3-和(SO2R5)(SO2R6)N中的陰離子，其中R5和R6各自獨立地是C1-4烷基，亞烷基基團(tuán)和一起形成環(huán)結(jié)構(gòu)。在一個實施方案中，該電解質(zhì)是選自(C2H5)4NBF4，(C2H5)3(CH3)NBF4，(C2H5)4PBF4和(C2H5)3(CH3)PBF4。在一個實施方案中，所指明的鹽中的一種能夠以0.1-2.5mol/L，另外地0.5-2mol/L的濃度溶于有機(jī)溶液中。
適合為本發(fā)明所使用的隔片可以從例如聚丙烯纖維的無紡織物，玻璃纖維的無紡織物，合成纖維素，天然纖維素或它們的結(jié)合物制備。
本發(fā)明的一些實施方案現(xiàn)在詳細(xì)地描述在下面實施例中。在下面實施例中給出的全部分?jǐn)?shù)和百分?jǐn)?shù)是以重量計，除非另作說明。
實施例1電極結(jié)構(gòu)的制備三種不同的活性炭用于實施例1-36。
在表I中確定為“BP-15”的碳可作為BP-15從日本的KurarayChemical商購。
在表I中確定為“EGL-572”的碳是通過將從賓夕法尼亞州費(fèi)城的Rohm and Haas Company商購的產(chǎn)品AmbersorbTM572研磨到低于30微米的粒度來制備。
在表I中確定為“EGL-923”的碳是通過將從賓夕法尼亞州費(fèi)城的Rohm and Haas Company商購的產(chǎn)品AmberliteTMXAD-761在1,000℃下碳化和然后在二氧化碳下活化來制備。在這些條件下生產(chǎn)的大網(wǎng)狀碳然后被研磨到低于30微米的粒度。
六種不同的粘結(jié)劑用于實施例1-36。
在表I中確定為“PVDF”的粘結(jié)劑是從賓夕法尼亞州費(fèi)城的Atofina Chemicals作為Kynar711商購的。
在表I中確定為“PTFE”的粘結(jié)劑是以FluoroTMC-369從新澤西州戴頓(Dayton)的Shamrock Technologies，Inc.商購的。
在表I中確定為“AP”的粘結(jié)劑是通過將描述在實施例2中的乳液聚合物干燥成粉末形式所制備的12wt％聚(丙烯酸丁酯)/88wt％聚(甲基丙烯酸甲酯)乳液聚合物的丙烯酸類粉末。
在表I中確定為“AE”的粘結(jié)劑是使用在實施例2中給出的程序制備的水性12wt％聚(丙烯酸丁酯)/88wt％聚(甲基丙烯酸甲酯)乳液聚合物的丙烯酸類乳液。
在表I中確定為環(huán)氧樹脂(Epoxy)的粘結(jié)劑是以AralditeCT7013從紐約Tarrytown的Ciba Specialty Chemicals商購。
在實施例2-19和27-29的每一個中，干燥粉末狀活性炭與AP按照在表I中給出的分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合。
在實施例20-26和30-36的每一個中，干燥粉末狀活性炭與AE按照在表I中給出的分?jǐn)?shù)進(jìn)行混合，然后在真空中于60℃下干燥24小時。
在實施例2-36的每一個中，活性炭和粘結(jié)劑的混合物使用IKAA11基礎(chǔ)混合器以機(jī)械方式混合30秒至5分鐘。
三種不同的金屬用作實施例1-36中的集流器。在表I中確定為“鋁箔”的集流器材料是作為Diamond鋁箔從弗吉尼亞州的Richmond的Reynolds Consumer Products(Alco Inc.的分公司)商購。在表I中確定為“銅箔”的集流器材料是從紐約Hoosick Falls的Oak MitsuiCompany商購的。在表I中確定為“All箔”的集流器材料是從俄亥俄州克利夫蘭(Cleveland)的All-Foils商購的鋁箔。
在實施例1-36的每一個中，該活性炭/粘結(jié)劑混合物通過使用從俄亥俄州Amherst的Nordson Corporation商購的重力給料的VersaSprayII(一種標(biāo)準(zhǔn)負(fù)電暈靜電噴射槍)被電噴霧沉積在表I中確定的集流器材料的75mm×125mm片上。在電噴霧沉積過程中，該集流器材料接地，和靜電噴射槍的控制參數(shù)是如下10psi的進(jìn)給空氣壓力，10psi的噴嘴空氣壓力和100kV的電壓。
在實施例1-36中的其上已沉積了碳/粘結(jié)劑混合物集流器在從伊利諾伊州Blue Island的Blue M Electric Co.商購的Model No.OV-580C-2對流烘箱中熱固化。該烘箱被加熱至在表I中對于各自實施例的每一個所指明的溫度。其上沉積了碳/粘結(jié)劑混合物的集流器然后在烘箱中固化，同時將烘箱溫度保持在指明的溫度下達(dá)到在表I中列出的時間。
將實施例1-36每一個的結(jié)果提供在表I中。在均勻多孔電極的沉積中得到的各實例用表I中的“均勻多孔電極”列中的檢驗標(biāo)記來鑒定。均勻多孔電極被定義為由目測檢查確定完全覆蓋和粘附于集流器上的碳/粘結(jié)劑的均勻?qū)印１鞩還包括由在實施例9，10，15，20-26和30-26(即，對于導(dǎo)致均勻多孔電極的沉積的各實施例)中沉積的多孔電極所顯示出的相對粘合強(qiáng)度的指征。“1”表明該多孔電極顯示出相對差的粘合。“2”表明該多孔電極顯示出相對良好的粘合。“3”表明該多孔電極顯示出相對強(qiáng)的粘合。多孔電極的相對粘合強(qiáng)度通過手工刮落來測定。


下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)框具體實施例方式圖1所示為本發(fā)明的基于數(shù)字有線電視數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)的多種字體大小、語種和樣式的網(wǎng)頁信息的顯示方法的實施例。
本實施例的基于數(shù)字有線電視數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)如圖1所示包括數(shù)字有線電視機(jī)頂盒、數(shù)字有線電視網(wǎng)絡(luò)、編輯服務(wù)器，審核服務(wù)器和發(fā)送服務(wù)器。編輯服務(wù)器通過其通訊接口與審核服務(wù)器連接，且審核服務(wù)器通過其通訊接口與發(fā)送服務(wù)器連接，發(fā)送服務(wù)器通過數(shù)字有線電視網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)頁信息傳送到數(shù)字有線電視機(jī)頂盒。
數(shù)字有線電視機(jī)頂盒用于接收發(fā)送服務(wù)器傳送的網(wǎng)頁信息，并通過內(nèi)置瀏覽器解析并顯示網(wǎng)頁內(nèi)容。
編輯服務(wù)器提供各種網(wǎng)頁編輯模版，用于編輯播出的網(wǎng)頁信息內(nèi)容，其硬件配置如下

實施例2BA/MMA乳液聚合物粘結(jié)劑的制備使用下列程序制備12wt％聚(丙烯酸丁酯)和88wt％聚(甲基丙烯酸甲酯)的聚合物組合物(A)在裝有槳式攪拌器、加熱夾套和溫度計的5升4頸圓底燒瓶中添加(i)1267份去離子水；(ii)0.20份酒石酸；(iii)0.018份硫酸亞鐵；和，(iv)17.8份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液；(B)在用氮氣吹掃的同時，將底燒瓶的內(nèi)容物加熱到48℃；(C)通過混合以下組分制備第一乳化單體混合物(EMM)(i)117.4份甲基丙烯酸甲酯；(ii)16.0份丙烯酸丁酯；(iii)99.5份去離子水；和，(iv)3.46份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液；(D)然后將(C)的產(chǎn)物用高速機(jī)械混合器來乳化；(E)然后將(D)的產(chǎn)物加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(F)將圓底燒瓶的內(nèi)容物的反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到45℃；(G)將0.072份甲醛合次硫酸氫鈉二水合物溶于3.53份去離子水中；(H)然后將(G)的產(chǎn)物加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(I)然后將0.074份叔丁基過氧化氫和0.074份叔丁基過氧化氫(在水中70％)加到圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(J)通過混合234.8份甲基丙烯酸甲酯，32.0份丙烯酸丁酯，144.2份去離子水和1.62份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液來制備第二EMM；(K)然后將(J)的產(chǎn)物加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(L)然后將圓底燒瓶的內(nèi)容物的反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到57℃；
(M)將0.309份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液和0.314份的叔丁基氫過氧化物添加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(N)通過混合352.2份甲基丙烯酸甲酯，48.0份丙烯酸丁酯，193.4份去離子水和2.38份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液來制備第三EMM；(O)然后將(N)的產(chǎn)物加到該圓底燒瓶中；(P)然后將反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到52℃；(Q)將0.464份的十二烷基硫酸鈉(溶于22.7份去離子水)的28％溶液和然后0.460份的70％叔丁基過氧化氫添加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(R)然后通過混合以下組分來制備第四EMM(i)469.7份甲基丙烯酸甲酯；(ii)64.0份丙烯酸丁酯；(iii)259.5份去離子水；和，(iv)3.40份的十二烷基硫酸鈉在水中的28％溶液；(S)然后將(R)的產(chǎn)物加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(T)然后將反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)到49℃；(U)然后將2.14份十二烷基硫酸鈉(溶于104.6份去離子水中)和2.14份過硫酸鉀(溶于104.6份去離子水中)加到圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(V)將0.213份的十二烷基硫酸鈉(溶于10.4份去離子水)的28％溶液和然后0.322份的70％叔丁基過氧化氫添加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；(W)在15分鐘之后，將0.213份的十二烷基硫酸鈉(溶于10.4份去離子水)的28％溶液和然后0.322份的70％叔丁基過氧化氫添加到該圓底燒瓶的內(nèi)容物中；和(X)在15分鐘后，將圓底燒瓶的內(nèi)容物冷卻至30℃，得到聚合物產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.形成電極結(jié)構(gòu)的方法，包括(a)通過將包括以下組分的混合物噴霧到集流器上而在集流器上沉積多孔電極(i)碳；(ii)粘結(jié)劑；和，(iii)任選的導(dǎo)電性添加劑；和，(b)加熱(a)的產(chǎn)物來固化該粘結(jié)劑。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該混合物進(jìn)一步包括導(dǎo)電性添加劑。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該多孔電極由靜電噴涂沉積過程而沉積在集流器上。
4.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括(c)將(b)的產(chǎn)品壓延。
5.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在沉積多孔電極之前預(yù)處理該集流器以改性它的表面能。
6.權(quán)利要求1的方法，其中該粘結(jié)劑在混合物中的量為2-50wt％。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該粘結(jié)劑的體積平均粒度小于或等于5μm。
8.權(quán)利要求1的方法，其中該粘結(jié)劑所顯示出的體積平均粒度不大于由碳所顯示的體積平均粒度的50％。
9.包括由權(quán)利要求1的方法制備的電極結(jié)構(gòu)的儲能設(shè)備。
10.權(quán)利要求9的儲能設(shè)備在汽車，電力質(zhì)量，發(fā)動機(jī)起動，在光電池中的能量存儲，在風(fēng)車中的能量存儲，醫(yī)療系統(tǒng)，汽車推進(jìn)系統(tǒng)，軍用電子，運(yùn)輸系統(tǒng)，商業(yè)電子領(lǐng)域，消費(fèi)者電子領(lǐng)域，便攜式電子領(lǐng)域，聲頻系統(tǒng)或家用電器中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及形成可用于儲能設(shè)備中的電極結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括碳和粘結(jié)劑的混合物在集流器上的噴霧沉積。另外，本發(fā)明涉及包括電極結(jié)構(gòu)的儲能設(shè)備，該電極結(jié)構(gòu)是通過使用噴霧沉積方法將碳和粘結(jié)劑的混合物沉積在集流器上來生產(chǎn)的。
文檔編號B05D1/02GK1677722SQ200510062579
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者S·查圖爾維蒂, W·J·戈里克, E·G·倫德奎斯特 申請人:羅姆和哈斯公司