專利名稱：：儲(chǔ)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種確保高能量密度和可靠性的儲(chǔ)能裝置。具體而言，本發(fā)明涉及通過(guò)優(yōu)化用于電極的電極材料的密度值和厚度值而具有最大電容效率的儲(chǔ)能裝置。
背景技術(shù)：
：通常，用于存儲(chǔ)電能的典型裝置包括電池和電容器。超級(jí)電容器(也稱為超大電容器)是具有電解電容器與二次電池之間的中間特性的儲(chǔ)能裝置。因?yàn)槌?jí)電容器具有高效率和半永久性壽命的特性，所以它們被看成是能夠與二次電池一起使用或者代替二次電池的下一代儲(chǔ)能裝置。根據(jù)能量存儲(chǔ)機(jī)制，超級(jí)電容器可以分成雙電層電容器(EDLC:electricdoublelayercapacitor)禾口贗電容器(pseudocapacitor)。贗電容器利用了通過(guò)氧化還原反應(yīng)電荷被存儲(chǔ)在電極表面上或者電極內(nèi)靠近電極表面處的現(xiàn)象，而EDLC利用了通過(guò)離子靜電感應(yīng)在電極和電解質(zhì)之間的界面處形成雙電層并且電荷被存儲(chǔ)在該雙電層中的現(xiàn)象。EDLC使用表面面積大的材料(例如，活性炭)作為電極的活性材料，并且具有在電極材料和電解質(zhì)之間的接觸面處形成的雙電層。艮P，通過(guò)靜電效應(yīng)在電極和液體電解質(zhì)之間的界面處生成具有不同極性的電荷層。所生成的電荷分布稱為雙電層。因此，EDLC具有與存儲(chǔ)電池相同的容量。然而，EDLC具有與存儲(chǔ)電池不同的充電/放電特性。具體地說(shuō)，存儲(chǔ)電池在充電/放電過(guò)程中表現(xiàn)出隨時(shí)間變化的坪式(plateau)電壓圖形，而EDLC在充電/放電過(guò)程中表現(xiàn)出隨時(shí)間變化的線性電壓圖形。因此，EDLC使得能夠通過(guò)測(cè)量電壓來(lái)容易地測(cè)量充電/放電能量的量。同時(shí)，存儲(chǔ)電池利用化學(xué)反應(yīng)存儲(chǔ)電荷，而EDLC利用物理存儲(chǔ)器存儲(chǔ)電荷，即，電荷存儲(chǔ)于在電極與電解質(zhì)之間的界面處形成的雙電層中。因此，EDLC避免了由于重復(fù)使用造成的劣化，并提供了高可逆性和長(zhǎng)循環(huán)壽命。因此，在需要苛刻的維護(hù)和長(zhǎng)循環(huán)壽命的應(yīng)用中，可以用EDLC替代存儲(chǔ)電池。如上所述，因?yàn)镋DLC利用離子的吸附和解吸附將電荷存儲(chǔ)于在電極和電解質(zhì)之間的界面處形成的雙電層中，所以它們具有快速充電/放電的特性，由此它們適于移動(dòng)信息和通信設(shè)備(例如，移動(dòng)電話、筆記本電腦或PDA)的輔助電源，此外還適用于需要高容量的電動(dòng)車輛或街燈的主電源或輔助電源或者不間斷電源(UPS)。具有各種用途的EDLC應(yīng)當(dāng)具有這樣一種電極，其通過(guò)寬的比表面積而具有高能量、通過(guò)低的比電阻而具有高輸出并且通過(guò)界面處電化學(xué)反應(yīng)的抑制而具有電化學(xué)穩(wěn)定性。因此，具有寬的比表面積的活性炭粉或者活性炭纖維被廣泛地用作電極的主要材料，并且針對(duì)低的比電阻，它可以與導(dǎo)電材料混合或者通過(guò)噴涂添加金屬粉末。此外，已經(jīng)通過(guò)各種方法研究了更穩(wěn)定的電極材料以抑制電化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，能夠提供高能量密度并且廣泛地用于移動(dòng)設(shè)備中的二次電池利用能夠進(jìn)行鋰的電化學(xué)嵌-脫反應(yīng)(intercalation-deintercalation)的金屬氧化物作為陰極材料，而用石墨作為陽(yáng)極材料。鋰離子嵌入及脫離陰極和陽(yáng)極的氧化還原過(guò)程是一種電化學(xué)慢反應(yīng)，并且對(duì)陰極和陽(yáng)極中包含的活性材料結(jié)構(gòu)具有極大影響，導(dǎo)致壽命縮短。另外，公所周知，重復(fù)快速充電/放電導(dǎo)致壽命嚴(yán)重縮短。美國(guó)專利No.6，252，762(此后稱為文獻(xiàn)1)公開(kāi)了一種儲(chǔ)能裝置，其利用含鋰的過(guò)渡金屬氧化物作為一個(gè)電極的活性材料并且利用活性炭作為另一個(gè)電極的活性材料，以確保高能量密度、高輸出和高可靠性。然而，文獻(xiàn)1利用諸如NMP(l-甲基-2-吡咯烷酮l-Methyl-2-Pyrrolidinone)的有機(jī)溶劑來(lái)形成金屬氧化物電極。但是，該有機(jī)溶劑產(chǎn)生污染物，導(dǎo)6致環(huán)境問(wèn)題。并且，有報(bào)道稱，跟文獻(xiàn)1一樣，利用含鋰的過(guò)渡金屬氧化物的儲(chǔ)能裝置由于在電極的形成或組裝過(guò)程中滲透進(jìn)去的濕氣而在性能上有所降低。即，由電解質(zhì)鹽LiPF6產(chǎn)生的陰離子PF^與H20發(fā)生反應(yīng)生成HF，如下述反應(yīng)式l，這導(dǎo)致產(chǎn)品的劣化。[反應(yīng)式1]LiPF6+H20—LiF+POF3+2HF
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是解決上述問(wèn)題，因此，本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)能裝置，其利用包含水性溶劑、粘接劑和鋰的過(guò)渡金屬氧化物作為一個(gè)電極的活性材料，并且利用活性炭作為另一個(gè)電極的活性材料。通常，與利用有機(jī)溶劑形成的傳統(tǒng)電極相比，利用水性溶劑形成的電極中吸附到其表面上的剩余濕氣量更大。為解決由該剩余濕氣所導(dǎo)致的裝置性能降低問(wèn)題，本發(fā)明提出了電極材料的密度值和厚度值。并且，本發(fā)明的另一目的是提供確保高能量密度、快速充電/放電特性和高壽命可靠性的儲(chǔ)能裝置。此外，本發(fā)明的另一目的是提供能夠使電極形成過(guò)程中發(fā)生的污染最小化的儲(chǔ)能裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的儲(chǔ)能裝置包括陰極電極和陽(yáng)極電極，該陰極電極和陽(yáng)極電極各包括集流體和電極材料；陰極引線和陽(yáng)極引線；隔離體，其設(shè)置在所述陰極電極和所述陽(yáng)極電極之間，以使所述陰極電極與所述陽(yáng)極電極相互電隔離；殼體，其用于容納所述陰極電極、所述陽(yáng)極電極和所述隔離體；電解質(zhì)，其填充在所述殼體中；以及陰極端子和陽(yáng)極端子，其分別連接到所述陰極引線和所述陽(yáng)極引線，其中，所述陰極電極和所述陽(yáng)極電極中任何一個(gè)的電極材料包括水性溶劑、水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物，而另一個(gè)電極的電極材料包括活性炭。所述電極材料之間的密度相互關(guān)系滿足下式，7[式1]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，D"g/cc)為包括水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度，而D2(g/cc)是包括活性炭的電極材料的密度。所述電極之間的厚度相互關(guān)系滿足下式，[式2]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中，T《聲)是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極的厚度，而丁2(^)是包含活性炭的電極的厚度。所述電極材料之間的密度-厚度相互關(guān)系滿足下式，[式3]0.857《(D,(T廣a)》/p(T2-a))《2.571其中，D"g/cc)和T/卿)分別是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，而D2(g/cc)和T2(，)分別是包含活性炭的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，并且a(^)是集流體的厚度。電解質(zhì)包含作為陰離子的氟硼酸離子(BFO，和作為陽(yáng)離子的鋰離子和銨類離子。金屬氧化物是鋰過(guò)渡金屬氧化物，并且該過(guò)渡金屬氧化物中的過(guò)渡金屬是從由鎳(Ni)、錳(Mn)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)和釩(V)構(gòu)成的組中選出的任意之一。水性溶劑用粘接劑是從由羧甲基纖維素(carboxymethylcdlulose)、海藻酸(alginicacid)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone)、丁苯(styrenebutadiene)橡膠分散體禾口碳氟化合物分散體構(gòu)成的組中選出的任意之一。優(yōu)選地，包含所述水性溶劑、所述水性溶劑用粘接劑和所述金屬氧化物的電極材料用于形成陰極電極，而包含所述活性炭的電極材料用于形成陽(yáng)極電極。參考附圖根據(jù)實(shí)施方式的以下描述，本發(fā)明的其他目的和方面將變得清楚。圖1是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的正視圖2是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中電極和引線的連接的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中電極、引線和隔離體的結(jié)構(gòu)的截面圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中陰極/陽(yáng)極和隔離體的巻起狀態(tài)的透視圖。具體實(shí)施例方式下面將參照附圖來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式。在進(jìn)行描述之前，應(yīng)當(dāng)理解，本說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)當(dāng)解釋為限于一般詞典上的意義，而是要在允許發(fā)明人為最好地進(jìn)行解釋而適當(dāng)限定術(shù)語(yǔ)的基礎(chǔ)上基于對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的技術(shù)方面的意義和概念來(lái)進(jìn)行解釋。因此，這里提出的描述僅是出于解釋目的的優(yōu)選示例，并不是要限制本發(fā)明的范圍，因此應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以對(duì)其作出其他等同物或者修改。圖1是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的正視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中電極和引線的連接的示意圖。并且，圖3是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中電極、引線和隔離體的結(jié)構(gòu)的截面圖。參照?qǐng)D1到圖3，根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置100包括陰極電極10和陽(yáng)極電極20;陰極引線6和陽(yáng)極引線16;隔離體30，其設(shè)置在陰極電極10和陽(yáng)極電極20之間，以使陰極電極10與陽(yáng)極電極20電隔離；殼體40，其用于容納陰極電極10和陽(yáng)極電極20;電解質(zhì)，其填充在殼體40中并含有氟硼酸離子(BF4_);以及陰極端子66和陽(yáng)極端子76，其分別連接到陰極引線6和陽(yáng)極引線16。陰極電極10和陽(yáng)極電極20分別包括集流體2和12以及電極材料4和14。并且，陰極電極10和陽(yáng)極電極20在其一側(cè)分別連接到引線6和16。陰極電極10的電極材料4是在其通過(guò)氧化/還原反應(yīng)嵌/脫鋰離子的材料，而陽(yáng)極電極20的電極材料14是在其利用靜電效應(yīng)通過(guò)雙電層來(lái)存儲(chǔ)電能的材料。集流體2和12用作電荷的流動(dòng)通道。通常，集流體2和12以箔的類型形成。電極材料4和14中的任何一個(gè)包括水性溶劑用粘接劑(binderforaqueoussolvent)和金屬氧化物，而另一個(gè)包括活性炭。具體地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，優(yōu)選的是陰極電極10的電極材料4包含粘接劑、金屬氧化物和水性溶劑，而陽(yáng)極電極20的電極材料14包含活性炭。水性溶劑用于將電極材料涂抹/涂敷到集流體2的相對(duì)表面上。優(yōu)選地，水性溶劑是比電阻范圍為lmQ/cm到20mQ/cni的不含有機(jī)物或者無(wú)機(jī)物或者微生物的水。使用純水作為水性溶劑能夠使有機(jī)物或者無(wú)機(jī)物或者微生物對(duì)電解質(zhì)離子嵌入電極材料/脫離電極材料的影響最小化。并且，羧甲基纖維素(carboxymethylcelMose)、海藻酸(alginicacid)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone),丁苯(styrenebutadiene)橡膠分散體或者碳氟化合物分散體用作粘接劑。而且，陰極電極10的電極材料4中的金屬氧化物主要包括鋰過(guò)渡金屬氧化物，例如，LiCo02、LiMn02、01^204或者LiNi02。過(guò)渡金屬氧化物中的過(guò)渡金屬可以包括鎳(Ni)、錳(Mn)、鈷(Co)、鐵(Fe)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鈦(Ti)和釩(V)等。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的陽(yáng)極電極20的龜極材料14包含活性炭，并且由于活性炭的微孔而具有大的比表面積。因此，包含活性炭的電極材料14被用作陽(yáng)極電極的活性材料，并且其表面與電解質(zhì)接觸。而且，在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置100中使用的電極材料4和14之間的密度相互關(guān)系滿足下式l。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>其中，D"g/cc)為包含粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度，而D2(g/cc)是包含活性炭的電極材料的密度。這時(shí)，電極材料的密度被定義為其單位體積的質(zhì)量。如果D/D2的值小于2，則儲(chǔ)能裝置100的電容(F)迅速減小。如果D,/D2的值大于4，則使用的電極材料的單位體積的質(zhì)量增大，因此生產(chǎn)成本增加并且電阻值(mQ)增加，從而不能獲得高效率。而且，在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置100中，陰極電極10和陽(yáng)極電極20之間的厚度相互關(guān)系滿足下式2。1.5《T/T《3其中，T《，)是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極的厚度，而丁2(，)是包含活性炭的電極的厚度。如果T/^的值小于1.5或者大于3，則儲(chǔ)能裝置100就電容(F)而言具有低的效率。而且，在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置100中，電極材料4和14的密度以及陰極電極10和陽(yáng)極電極20的厚度之間的相互關(guān)系滿足下式3。X100表1類別示例l對(duì)照例l電容(F)204208電阻(mQ)9.2511電容保持率(％)9087從表1可以看出，示例1和對(duì)照例1的電容器單元在進(jìn)行了10,000次循環(huán)充電/放電后分別具有90%和87%的電容保持率?？梢园l(fā)現(xiàn)對(duì)陰極電極使用水性溶劑不會(huì)影響循環(huán)電容，也不產(chǎn)生污染物，并且提供了足夠的耐久性。示例2以重量比為大約80:15:5混合LiMn204、導(dǎo)電材料和粘接劑來(lái)制備陰極電極的漿體。以重量比為大約80:15:5混合活性炭、導(dǎo)電材料和粘接劑來(lái)制備陽(yáng)極電極的漿體。各漿體被涂敷在鋁集流體上以形成陰極電極和陽(yáng)極電極。此時(shí)，超細(xì)炭粉用作導(dǎo)電材料，而PTFE、CMC和SBR的混13合物用作粘接劑。涂敷有漿體的集流體通過(guò)在其上施加壓力而被壓縮，并在大約120'C的真空爐中干燥大約48小時(shí)。利用一對(duì)電極、隔離體和電解質(zhì)來(lái)制造電容器單元。此時(shí)，隔離體為多孔纖維素基隔離體，而電容器單元具有圓柱狀。溶解在乙腈溶劑中的LiBF4用作電解質(zhì)。電容器單元在2.5V到1.0V的工作電壓范圍內(nèi)被充電/放電。利用10mA/cm2的電流密度測(cè)量電容，而在lkHz的OCV條件下測(cè)量電阻。對(duì)照例2除LiPF6用作電解質(zhì)的電解質(zhì)鹽外，電容器單元以與示例2相同的方式制造。<高溫下的電容保持率實(shí)驗(yàn)>根據(jù)正C62391-1標(biāo)準(zhǔn)將示例2和對(duì)照例2的電容器單元在高溫下儲(chǔ)存500小時(shí)之后，測(cè)量它們?cè)诟邷叵碌碾娙荼３致?。測(cè)量結(jié)果在表2中示出。具體地，在常溫下測(cè)量初始電容(Ci)。在6(TC下對(duì)示例2和對(duì)照例2的電容器單元施加2.5V的電壓500小時(shí)并在常溫下放置12小時(shí)之后，測(cè)量循環(huán)電容(Ct)。利用測(cè)得的電容值計(jì)算高溫下的電容保持率。高溫下的電容保持率(o/0)=[(Ci-Ct)/Ci]X100<低溫下的電容保持率實(shí)驗(yàn)>根據(jù)IEC62391-1標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量示例2和對(duì)照例2的電容器單元在低溫下的電容保持率。測(cè)量結(jié)果在表2中示出。具體地，在常溫下測(cè)量初始電容(Ci)。在-25°0下將示例2和對(duì)照例2的電容器單元放置3小時(shí)之后，測(cè)量循環(huán)電容(Ct)。利用測(cè)得的電容值計(jì)算低溫下的電容保持率。低溫下的電容保持率(%>=[(a-ct)/ci]xioo<與水的反應(yīng)性實(shí)驗(yàn)>示例2和對(duì)照例2的電容器單元具有相同摩爾數(shù)的電解質(zhì)和相同ppm的水。測(cè)量電容器單元的漏電流。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從表2可以看出，示例2和對(duì)照例2的電容器單元在高溫下分別具有81%和76%的電容保持率，而在低溫下分別具有85%和10%的電容保持率。gp，與利用LiPF6作為電解質(zhì)鹽的對(duì)照例2的電容器單元相比，利用LiBF4作為電解質(zhì)鹽的示例2的電容器單元具有更好的高溫電容保持率和低溫電容保持率。并且，通過(guò)與水的反應(yīng)性實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)照例2的漏電流比示例2的漏電流相對(duì)較大。艮卩，與LiPFs相比，UBF4與水具有更小的反應(yīng)性。示例3在碳酸丙二酯(PC:propylenecarbonate)和碳酸乙二酯(EC:ethylenecarbonate)的混合溶劑中溶解1MLiBF4和1MTEATFB(四乙基四氟硼酸銨(tetraethylammoniumtetrafluoroborate》作為電解質(zhì)鹽來(lái)制備電解質(zhì)。通過(guò)Orion電導(dǎo)率計(jì)(OrionConductivityMeter)來(lái)測(cè)量電解質(zhì)的電導(dǎo)率。示例3-1除將乙腈用作電解質(zhì)的溶劑外，以與示例3相同的方式制備電解質(zhì)。通過(guò)Orion電導(dǎo)率計(jì)(OrionConductivityMeter)來(lái)測(cè)量電解質(zhì)的電導(dǎo)率。對(duì)照例3除了將lMLiPFe用作電解質(zhì)鹽外，以與示例3相同的方式制備電解質(zhì)。通過(guò)Orion電導(dǎo)率計(jì)來(lái)測(cè)量電解質(zhì)的電導(dǎo)率。對(duì)照例3-1除了將1MLiBF4用作電解質(zhì)鹽外，以與示例3相同的方式制備電解質(zhì)。通過(guò)Orion電導(dǎo)率計(jì)來(lái)測(cè)量電解質(zhì)的電導(dǎo)率。對(duì)照例3-2除了將1MLiBF4用作電解質(zhì)鹽外，以與示例3-1相同的方式制備電解質(zhì)。通過(guò)Orion電導(dǎo)率計(jì)來(lái)測(cè)量電解質(zhì)的電導(dǎo)率。<電導(dǎo)率實(shí)驗(yàn)〉在常溫下，針對(duì)利用根據(jù)示例3和3-1和對(duì)照例3、3-1和3-2的電解質(zhì)制造的各電容器單元測(cè)量電導(dǎo)率。測(cè)量結(jié)果在表3中示出。表3示例3示例3-l對(duì)照例3對(duì)照例3-l對(duì)照例3-2電導(dǎo)率(ms/cra)7.0540.76.564.2519.15從表3可以看出，利用了EC和PC的混合溶劑的示例3比利用與示例3相同溶劑的對(duì)照例3和3-1具有更高的電導(dǎo)率。并且，利用乙腈作為電解質(zhì)的溶劑的示例3-1比利用與示例3-1相同溶劑的對(duì)照例3-2具有更高的電導(dǎo)率。因此，可以發(fā)現(xiàn)，包含作為支持電解質(zhì)的1MLiBF4和1MTEATFB的電解質(zhì)在電導(dǎo)率上具有顯著的改善。示例4除電極材料的密度(D,，D2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度OVT2)符合表4-1夕卜，以與示例1相同的方式制造電容器單元。示例4-1到4-4除電極材料的密度(D^D2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(T!，丁2)符合表4-1外，以與示例4相同的方式制造電容器單元。對(duì)照例4和4-1除電極材料的密度(DpD2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(TpT2)符合表4-1夕卜，以與示例4相同的方式制造電容器單元。表4-l示例示例示例示例示例對(duì)照例對(duì)照例44-14-24-34-444-1D"g/cc)1.21.82.42.42.40.62.6D2(g/cc)0.60.60.60.60.60.60.6D禹2,03.04.04.04.01.04.3Ti(卿)8080809011080120丁2(卿)160160160160160160160T2/T,2.02.02.01.81.52.01.3a(卿)20202020202020(D^(T廣a)V(D(T2-a)》0.8571.2861.7142細(xì)2.5710.4293.095這里，D,(g/cc)和TiO"m)分別是包含粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，而D2(g/cc)和T2(岸)分別是包含活性炭的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，并且a(卿)是集流體的厚度。針對(duì)示例4到4-4以及對(duì)照例4和4-1的各電容器單元測(cè)量電容(F)和電阻(mQ)。測(cè)量結(jié)果在表4-2中示出。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>從表4-2中可以看出，示例4到4-4的電容器單元具有從136F到150F的穩(wěn)定電容范圍和7mQ到7.3mQ的穩(wěn)定電阻范圍。然而，對(duì)照例4和4-1的電容器單元的電容迅速減小或者電阻迅速增加。因此，為了儲(chǔ)能裝置有效而穩(wěn)定的工作，D,/D2的值優(yōu)選為2到4。示例5除電極材料的密度(DpD》和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(TpT2)符合表5-1夕卜，以與示例1相同的方式制造電容器單元。示例5-1和5-2除電極材料的密度(D，D2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(TpT》符合表5-l外，以與示例5相同的方式制造電容器單元。對(duì)照例5和5-1除電極材料的密度(DpD2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(TpT》符合表5-l夕卜，以與示例5相同的方式制造電容器單元。表5-l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>活性炭的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，并且a(/^i)是集流體的厚度。針對(duì)示例5到5-2和對(duì)照例5和5-1的各電容器單元測(cè)量電容(F)。測(cè)量結(jié)果在表5-2中示出。表5-2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>從表5-2中可以看出，示例5到5-2的電容器單元具有從大約130F到大約145F的穩(wěn)定電容范圍。然而，對(duì)照例5和5-l的電容器單元的電容有所減小。因此，為了儲(chǔ)能裝置有效而穩(wěn)定的工作，T/T,的值優(yōu)選為1.5至lj3。因此，通過(guò)示例4和5發(fā)現(xiàn)，電極材料的密度(DpD2)和陰極電極與陽(yáng)極電極的厚度(TpT2)之間的最優(yōu)相互關(guān)系滿足0.857《(D^(T廣a)V(D,(T2國(guó)a)〉《2.571。工業(yè)適用性因此，本發(fā)明提供了確保最大電容效率、高能量密度、快速充電/放電特性和高壽命可靠性的儲(chǔ)能裝置。并且，本發(fā)明使在電極形成過(guò)程中可能發(fā)生的污染最小化。已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，僅通過(guò)說(shuō)明性方式給出了同時(shí)表明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述和具體示例，因?yàn)楦鶕?jù)該詳細(xì)描述對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種變化和修改變得明顯。權(quán)利要求1.一種儲(chǔ)能裝置，該儲(chǔ)能裝置包括陰極電極和陽(yáng)極電極，該陰極電極和陽(yáng)極電極各包括集流體和電極材料；陰極引線和陽(yáng)極引線；隔離體，其設(shè)置在所述陰極電極和所述陽(yáng)極電極之間，以使所述陰極電極與所述陽(yáng)極電極相互電隔離；殼體，其用于容納所述陰極電極、所述陽(yáng)極電極和所述隔離體；電解質(zhì)，其填充在所述殼體中；以及陰極端子和陽(yáng)極端子，其分別連接到所述陰極引線和所述陽(yáng)極引線，其中，所述陰極電極和所述陽(yáng)極電極中任意一個(gè)的電極材料包含水性溶劑、水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物，而另一個(gè)電極的電極材料包含活性炭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極材料之間的密度相互關(guān)系滿足下式，[式]2《D禹《4其中，D,是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度，而D2是包含活性炭的電極材料的密度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極之間的厚度相互關(guān)系滿足下式，[式]1.5《T/Ti《3其中，T,是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極的厚度，而T2是包含活性炭的電極的厚度。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極材料之間的密度-厚度相互關(guān)系滿足下式，[式]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中，Q和1分別是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，而02和T2分別是包含活性炭的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，并且a是所述集流體的厚度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電解質(zhì)包含BF4一。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述金屬氧化物是鋰過(guò)渡金屬氧化物。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電解質(zhì)包含鋰離子和銨類離子，作為陽(yáng)離子。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極材料之間的密度相互關(guān)系滿足下式，[式]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中，D,是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度，而D2(g/cc)是包含活性炭的電極材料的密度。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極之間的厚度相互關(guān)系滿足下式，1.5《T/T,《3其中，T,是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極的厚度，而T2是包含活性炭的電極的厚度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述電極材料之間的密度-厚度相互關(guān)系滿足下式，[式]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula>其中，Dj卩T,分別是包含水性溶劑用粘接劑和金屬氧化物的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，而"和T2分別是包含活性炭的電極材料的密度和使用該電極材料的電極的厚度，并且a是所述集流體的厚度。11.根據(jù)權(quán)利要求io所述的儲(chǔ)能裝置，其中，所述過(guò)渡金屬氧化物中的過(guò)渡金屬是從鎳Ni、錳Mn、鈷Co、鐵Fe、鉬Mo、鉻Cr、鈦Ti和釩V構(gòu)成的組中選出的任意之一。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的儲(chǔ)能裝置，其中，水性溶劑用粘接劑是從由羧甲基纖維素、海藻酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡膠分散體和碳氟化合物分散體構(gòu)成的組中選出的任意之一。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其中，包含所述水性溶劑、所述水性溶劑用粘接劑和所述金屬氧化物的電極材料用于形成陰極電極，而包含所述活性炭的電極材料用于形成陽(yáng)極電極。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種儲(chǔ)能裝置，其中，包含水性溶劑、水性溶劑用粘接劑和含鋰的過(guò)渡金屬氧化物的電極材料用于形成一個(gè)電極，而包含活性炭的電極材料用于形成另一個(gè)電極。具體地說(shuō)，本儲(chǔ)能裝置通過(guò)優(yōu)化用于陰極電極和陽(yáng)極電極的電極材料的密度值和厚度值來(lái)確保穩(wěn)定性和最大電容效率。文檔編號(hào)H01G9/155GK101635202SQ20091016478公開(kāi)日2010年1月27日申請(qǐng)日期2009年7月24日優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日發(fā)明者姜鎮(zhèn)娥,樸從碩,李河泳,金俊浩申請(qǐng)人:Ls美創(chuàng)有限公司