專利名稱：采用相變材料的超級(jí)電容器的制作方法
采用相變材料的超級(jí)電容器
背景技術(shù)：
除非另有聲明，這一部分中所述的材料并非相對(duì)于該申請(qǐng)中權(quán)利要求是現(xiàn)有技術(shù)，并且并不承認(rèn)包括在這一部分中就是現(xiàn)有技術(shù)。與諸如電解電容器之類的其他電容器裝置相比，也稱作電子雙層電容器的超級(jí)電容器(ultracapacitor)可以具有較高的能量密度,并且已經(jīng)顯現(xiàn)為汽車、電子和工業(yè)應(yīng)用中的重要能量存儲(chǔ)器件。超級(jí)電容器通常用于提供短的功率突發(fā)，例如用于平滑電力源或電力需求中的變化。在這種突發(fā)操作期間，超級(jí)電容器可能產(chǎn)生巨大的熱能脈沖，并且這種熱能的管理可能成為超級(jí)電容器裝置和/或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中的重要問題。相變材料，諸如相變金屬合金包括例如銅、鋁和鎳的一些合金，可以響應(yīng)于熱沖擊可逆地經(jīng)歷馬氏體(Martensitic)結(jié)晶結(jié)構(gòu)和奧氏體(Austenitic)結(jié)晶結(jié)構(gòu)之間的相變。與這種相變相關(guān)聯(lián)的潛能(latent energy)可以大大增加這些材料的局部熱容量。這些效 果可以允許相變材料響應(yīng)于熱沖擊來更加有效地散熱。

發(fā)明內(nèi)容
描述了包括一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核的超級(jí)電容器系統(tǒng)和/或裝置，每一個(gè)核具有隔離器(separator)和集電器(current collector)。在所述系統(tǒng)和/或裝置包括與至少一部分超級(jí)電容器核相鄰的支撐結(jié)構(gòu)的情況下，隔離器、集電器和支撐結(jié)構(gòu)中至少之一包括相變材料。此外，描述了形成超級(jí)電容器系統(tǒng)和/或裝置的過程，包括收納相變材料；收納超級(jí)電容器部件；以及將至少一些相變材料設(shè)置為與超級(jí)電容器部件相鄰以形成一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器裝置。以上發(fā)明內(nèi)容僅僅是說明性的，而絕不是限制性的。除了上述示例性的各方案、實(shí)施例和特征之外，參照附圖和以下詳細(xì)說明，將清楚其他方案、實(shí)施例和特征。


在說明書的總結(jié)部分中特別指出并且明確聲明了本公開的主題。根據(jù)以下說明和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖，本公開的前述和其他特征將更加清楚。在認(rèn)識(shí)到這些附圖僅僅示出了根據(jù)本公開的一些示例且因此不應(yīng)被認(rèn)為是限制本公開范圍的前提下，通過使用附圖以額外的特征和細(xì)節(jié)來詳細(xì)描述本公開，附圖中圖I是示例超級(jí)電容器裝置的示意圖；圖2是另一不例超級(jí)電容器裝置的不意圖；圖3是示例超級(jí)電容器組的示意圖；圖4是另一不例超級(jí)電容器組的不意圖；圖5是示例超級(jí)電容器隔離器的示意圖；圖6是用于制造超級(jí)電容器裝置的示例過程的圖示；圖7是示例系統(tǒng)的示意圖8是不例計(jì)算機(jī)程序廣品的圖不；以及圖9是根據(jù)本公開至少一些實(shí)施例設(shè)置的示例計(jì)算設(shè)備的圖示。
具體實(shí)施例方式以下描述闡述了各種示例以及具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)所要求保護(hù)主題的詳盡理解。然而本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是可以在不包括這里公開的一些或更多具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐所要求保護(hù)的主題。另外在一些情況下，沒有詳細(xì)描述眾所周知的方法、過程、系統(tǒng)、部件和/或電路，以避免不必要地混淆所要求保護(hù)的主題。在以下詳細(xì)說明中，參考了作為詳細(xì)說明的一部分的附圖。在附圖中，類似符號(hào)通常表示類似部件，除非上下文另行指明。
具體實(shí)施方式
部分、附圖和權(quán)利要求書中記載的示例性實(shí)施例并不是限制性的。在不脫離在此所呈現(xiàn)主題的精神或范圍的情況下，可以利用其他實(shí)施例，且可以進(jìn)行其他改變。應(yīng)當(dāng)理解，在此一般性記載以及附圖中圖示的本公開的實(shí)施例可以按照在此明確和隱含公 開且構(gòu)成本公開一部分的多種不同配置來設(shè)置、替換、組合和設(shè)計(jì)。本公開尤其涉及與采用相變材料的超級(jí)電容器相關(guān)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。在超級(jí)電容器中，在操作期間，具體地在突發(fā)操作期間，可能產(chǎn)生熱能脈沖。根據(jù)本公開，各種超級(jí)電容器部件和諸如支撐結(jié)構(gòu)之類的相關(guān)結(jié)構(gòu)可以結(jié)合諸如相變金屬合金之類的相變材料。例如，在各種實(shí)現(xiàn)中，超級(jí)電容器單元(cell)和/或組(bank)部件可以至少部分地由相變金屬合金制成。例如，超級(jí)電容器單元、包圍一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器單元的外殼和/或外部框架、和/或諸如集電器(currentcollector)和/或隔離器(separator)之類的內(nèi)部超級(jí)電容器單元部件可以包括相變金屬合金。圖I示出了根據(jù)本公開至少一些實(shí)施例設(shè)置的示例超級(jí)電容器裝置100。如圖I所示，裝置100可以包括超級(jí)電容器核102和支撐結(jié)構(gòu)或外殼104。根據(jù)本公開，外殼104可以包括諸如相變金屬合金之類的相變材料。盡管要求保護(hù)的主題在這一方面并不受限，諸如外殼104之類的超級(jí)電容器單元和/或組部件中采用的相變金屬合金例如可以包括但不局限于Ag-Cd 44/49at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ；Cu-Al-Ni 14/14. 5wt. % Al 和 3/4. 5wt. % Ni ;Cu_Sn 約 15at. % Sn ；Cu-Zn 38. 5/41. 5wt. %Zn ；Cu-Zn-X(X = Si, Al, Sn) ;Fe_Pt 約 25at. % Pt ；Mn-Cu 5/35at. % Cu ；Fe-Mn-Si ；Pt 合金；Co-Ni-Al ；Co-Ni-Ga ；Ni-Fe-Ga ;Ti_Pd ;和 / 或 Ni-Ti ( 55% Ni) (at. 原子百分比；wt. % :重量百分比；A/B A-B)。在一些實(shí)現(xiàn)中，可以在超級(jí)電容器單元和/或組部件中采用除了相變金屬合金之外的其他相變材料，例如石蠟。圖2示出了根據(jù)本公開的至少一些實(shí)施例設(shè)置的另一示例超級(jí)電容器裝置或單元200。如圖2所示，單元200可以包括支撐結(jié)構(gòu)202、集電器204、電極206、電解液208和多孔隔離器210。盡管在這一方面并沒有限制，電極206可以由碳質(zhì)和/或硅載材料構(gòu)成。另外，盡管在這一方面并沒有限制，集電器204可以至少部分地由諸如鋁、鈦、鎳、不銹鋼或鉭之類的金屬構(gòu)成。為了清楚起見，在圖2中沒有示出單元200的其他部件，例如與集電器204相連的電導(dǎo)線。將集電器204、電極206、電解液208和隔離器210共同地設(shè)置以形成超級(jí)電容器核212，該超級(jí)電容器核212具有與核212相鄰的支撐結(jié)構(gòu)202。此外，裝置200可以包括位置與支撐結(jié)構(gòu)202和/或核212相鄰的熱沉結(jié)構(gòu)214。
根據(jù)本公開，支撐結(jié)構(gòu)202、集電器204和/或隔離器210可以至少部分地包括諸如相變金屬合金之類的相變材料。例如，代替諸如鋁、鈦、鎳、不銹鋼或鉭之類的金屬或者除這些金屬之外，可以在支撐結(jié)構(gòu)202、集電器204和/或隔離器210中包括上述相變金屬合金中的一個(gè)或多個(gè)。圖3示出了根據(jù)本公開的至少一些實(shí)施例配置的示例超級(jí)電容器組300。如圖3所示，組300包括N個(gè)超級(jí)電容器單元302-1、302-2、. . .、302_N。盡管為了清楚起見在圖3中未示出，每一個(gè)超級(jí)電容器單元302可以包括隔離器、集電器、電解液和電極。組300也包括位置與N個(gè)超級(jí)電容器單元302相鄰的支撐結(jié)構(gòu)304。在一些實(shí)現(xiàn)中，支撐結(jié)構(gòu)304可以配置為實(shí)質(zhì)上包圍N個(gè)超級(jí)電容器單元302。例如，結(jié)構(gòu)304可以包括與單元302直接相鄰的外殼材料以及諸如托架、底座等物理支撐位于組300內(nèi)的單元302的其他結(jié)構(gòu)。另外，在一些實(shí)現(xiàn)中，熱沉結(jié)構(gòu)306可以與支撐結(jié)構(gòu)304和/或單元302相鄰地形成。此外，在各種實(shí)現(xiàn)中，N個(gè)超級(jí)電容器單元302可以按照串聯(lián) 或者并聯(lián)方式電耦合在一起。根據(jù)本公開，在支撐結(jié)構(gòu)304中可以包括諸如上述的相變金屬合金之類的相變材料。盡管如圖3所示的示例組300包括三個(gè)或更多的超級(jí)電容器單元302，應(yīng)該理解的是組300可以包括只包含一個(gè)單元的一個(gè)超級(jí)電容器、包含多個(gè)單元的一個(gè)超級(jí)電容器、每一個(gè)均包含一個(gè)單元的多個(gè)超級(jí)電容器、每一個(gè)均包含多個(gè)單元的多個(gè)超級(jí)電容器等等，所要求保護(hù)的主題不局限于其具體的配置。圖4示出了根據(jù)本公開至少一些實(shí)施例配置的示例超級(jí)電容器組400。如圖4所示，組400包括四個(gè)超級(jí)電容器單元402、404、406和408以及支撐結(jié)構(gòu)410。每一個(gè)超級(jí)電容器單元402、404、406和408包括隔離器412和位于隔離器412每一側(cè)的電極414。每一個(gè)單元402、404、406和408也包括集電器416，其中相鄰的超級(jí)電容器單元404和406可以共享一些集電器416，同時(shí)支撐結(jié)構(gòu)410的一部分也可以用作單元402和408的集電器。每一個(gè)單元402、404、406和408也可以包括為了清楚起見在圖中未示出的附加部件，例如，電導(dǎo)線、電解液、絕緣體等等。在一些實(shí)現(xiàn)中，支撐結(jié)構(gòu)410可以實(shí)質(zhì)上包圍超級(jí)電容器單元402、404、406和408。另外，在一些實(shí)現(xiàn)中，可以與支撐結(jié)構(gòu)410和/或單元402、404、406和408相鄰地形成熱沉結(jié)構(gòu)418。此外，在一些實(shí)現(xiàn)中，超級(jí)電容器單元402、404、406和408可以按照串聯(lián)或并聯(lián)方式電稱合在一起。盡管如圖4所示的示例組400包括四個(gè)超級(jí)電容器單元,應(yīng)該理解的是組400可以包括只包含一個(gè)單元的一個(gè)超級(jí)電容器、包含多個(gè)單元的一個(gè)超級(jí)電容器、每一個(gè)均包含一個(gè)單元的多個(gè)超級(jí)電容器、每一個(gè)均包含多個(gè)單元的多個(gè)超級(jí)電容器等等，所要求保護(hù)的主題不局限于其具體的配置。根據(jù)本公開，支撐結(jié)構(gòu)410、集電器416和/或隔離器412可以至少部分地包括諸如相變金屬合金之類的相變材料。例如，可以在支撐結(jié)構(gòu)410、集電器416和/或隔離器412中包括上述相變金屬合金中的一個(gè)或多個(gè)。參考圖1-4中所示的示例實(shí)現(xiàn)，這里所示的支撐結(jié)構(gòu)可以包括在構(gòu)建和/或封裝超級(jí)電容器裝置和/或系統(tǒng)時(shí)所采用的多種部件。這種結(jié)構(gòu)可以包括在超級(jí)電容器的單元或腔室和/或超級(jí)電容器組之間設(shè)置的內(nèi)部框架部件，包括至少部分地包圍一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核的外殼材料，例如與核102相鄰的外殼104?？梢栽诿绹鴮＠鸑o. 6，110，321和No. 6，565，701中找到與超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)部件有關(guān)的另外細(xì)節(jié)以及與超級(jí)電容器電極和電解液的結(jié)構(gòu)和/或成分有關(guān)的細(xì)節(jié)，將其公開全部合并在此作為參考。圖5示出了根據(jù)本公開的至少一些實(shí)現(xiàn)設(shè)置的示例超級(jí)電容器隔離器500。隔離器500包括諸如相變金屬合金之類的相變材料的網(wǎng)格或絲網(wǎng)502，支撐多孔絕緣材料504和/或由多孔絕緣材料504包圍。例如，絲網(wǎng)502可以至少部分地由上述相變金屬合金中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)成。絕緣材料504可以包括膜電介質(zhì)、多孔絕緣聚合物或者類似材料。圖6示出了根據(jù)本公開的各種實(shí)現(xiàn)來由相變材料制造超級(jí)電容器的過程600的流程圖。過程600可以包括由方框602、604、606、606、608和/或610中的一個(gè)或多個(gè)所示的一個(gè)或多個(gè)操作、功能或動(dòng)作。過程600可以在方框602處開始。在方框602，可以收納相變材料。例如，在方框602，可以將上述相變金屬合金中的 一個(gè)或多個(gè)收納到一個(gè)或多個(gè)形成(forming)裝置或工具中。例如，在方框602，可以將相變材料收納到例如在美國專利No. 6，110，321中所描述的形成工具中，將其全部公開合并在此作為參考。方框602之后可以接著是方框604。在方框604，可以收納超級(jí)電容器部件。例如，在方框604，可以將諸如電極、集電器和/或隔離器之類的超級(jí)電容器部件收納在方框602中收納相變材料的一個(gè)或多個(gè)形成裝置或工具中。方框604之后可以接著是方框606。在方框606，可以相對(duì)于先前在方框604中收納的超級(jí)電容器部件來設(shè)置在方框602中收納的相變材料。例如，在方框606，可以使用在方框602中收納相變材料以及在方框604中收納超級(jí)電容器部件的一個(gè)或裝置或工具，來相對(duì)于超級(jí)電容器部件來設(shè)置相變材料。在方框606的一些實(shí)現(xiàn)中，可以將諸如相變金屬合金之類的相變材料設(shè)置為實(shí)質(zhì)上包圍超級(jí)電容器核部件。例如，在進(jìn)行方框606的過程中，可以對(duì)相變金屬合金進(jìn)行機(jī)械加工(machining)、卷曲加工(crimping)、冷機(jī)械彎曲(cold mechanical bending)、研磨、切割等。另外例如，在進(jìn)行方框606時(shí)，可以將片狀相變金屬合金彎曲、焊接和/壓縮在一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核周圍。此外，在進(jìn)行方框606時(shí)，可以將線狀相變金屬合金纏繞在一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核周圍和/或纏繞穿過一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核。方框602、604和606處的過程600可以用于制造諸如圖I和圖2的超級(jí)電容器裝置100和200之類的超級(jí)電容器裝置。例如，可以在形成工具中提供或者收納相變材料，并且形成工具可以用于相對(duì)于超級(jí)電容器部件設(shè)置相變材料。例如，如上所述，形成工具可以用于將一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器核包封到一個(gè)或多個(gè)相變金屬合金中，例如上述相變金屬合金中的一個(gè)或多個(gè)。另外，過程600的各個(gè)方框可以用于制造超級(jí)電容器部件。例如，在方框602中提供的相變材料可以用于形成諸如集電器和/或隔離器之類的超級(jí)電容器部件。例如，也參考圖5，可以在方框602中提供網(wǎng)格502形式的諸如上述相變金屬合金中的一個(gè)或多個(gè)之類的相變金屬合金，然后在方框606中通過將網(wǎng)格502嵌入到例如多孔電介質(zhì)504中來形成隔離器500。方框606后面可以接著是方框608。在方框608，可以對(duì)諸如在方框606中形成的兩個(gè)或多個(gè)裝置之類的超級(jí)電容器裝置進(jìn)行設(shè)置以形成超級(jí)電容器的組。方框608后面可以接著是方框610。
在方框610，可以將諸如上述那些相變金屬合金之類的相變材料形成為與方框608得到的超級(jí)電容器組相鄰。例如，可以進(jìn)行方框608和610以形成分別與圖3和圖4的組300和400類似的電容器組。例如，參考圖3的示例實(shí)現(xiàn)，相變金屬合金可以用于形成支撐結(jié)構(gòu)304的從超級(jí)電容器單元302延伸至熱沉306的部分。圖7示出了根據(jù)本公開至少一些實(shí)現(xiàn)的采用相變材料制造超級(jí)電容器裝置和/或系統(tǒng)的示例系統(tǒng)700。系統(tǒng)700可以包括可操作地耦合至處理器706的生產(chǎn)單元702，處理器706可以包括生產(chǎn)單元控制邏輯704。生產(chǎn)單元702可以包括任意結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和裝配工具和/或系統(tǒng)，例如，使用過程600制造圖1-5所示的裝置和/或系統(tǒng)時(shí)可以使用的一個(gè)或多個(gè)形成工具。處理單元控制邏輯704可以配置為提供諸如一個(gè)或多個(gè)形成工具之類的任意結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)和裝配工具和/或系統(tǒng)的功能控制，并且可以包括硬件、軟件或固件邏輯和/或其任意組合，但所要求保護(hù)的主題不局限于處理單元控制邏輯的具體類型或表現(xiàn)形式。處理器706可以是微處理器或中央處理單元(CPU)。在其他實(shí)現(xiàn)中，處理器706可以是專用集成 電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或其他集成格式。處理器706和處理單元702可以配置為通過諸如有線連接或無線連接之類的任意合適裝置來進(jìn)行通信。圖8示出了根據(jù)本公開的至少一些示例設(shè)置的示例計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品800。程序產(chǎn)品800可以包括信號(hào)承載介質(zhì)802。信號(hào)承載介質(zhì)802可以包括一個(gè)或多個(gè)指令804，當(dāng)通過例如處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令可以提供以上參考圖6所述的功能。因此，例如參考圖7的系統(tǒng)，處理器706和/或處理單元704可以響應(yīng)于由介質(zhì)802傳達(dá)的指令804來進(jìn)行圖6所不的一個(gè)或多個(gè)方框。在一些實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)承載介質(zhì)802可以涵蓋計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)806，例如但不限于硬盤驅(qū)動(dòng)器、緊致盤(⑶)、數(shù)字視頻盤(DVD)、數(shù)字磁帶、存儲(chǔ)器等。在一些實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)承載介質(zhì)802可以涵蓋可記錄質(zhì)808，例如但不限于存儲(chǔ)器/讀/寫(R/W)⑶、R/W DVD等。在一些實(shí)現(xiàn)中，信號(hào)承載介質(zhì)802可以涵蓋通信介質(zhì)810，例如但不限于數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)(例如，光纖光纜、波導(dǎo)、有線通信鏈路、無線通信鏈路等)。因此例如，參考圖7的系統(tǒng)，可以通過信號(hào)承載介質(zhì)802將程序產(chǎn)品800無線地傳達(dá)至處理器706，其中通過無線通信介質(zhì)810 (例如，符合802. 11標(biāo)準(zhǔn)的無線通信介質(zhì))將信號(hào)承載介質(zhì)802傳達(dá)至系統(tǒng)700。圖9是示出了示例計(jì)算設(shè)備900的方框圖。在一些示例中，可以通過計(jì)算設(shè)備900提供采用相變材料制造超級(jí)電容器裝置和/或系統(tǒng)的控制。在非?；镜呐渲?01中，計(jì)算設(shè)備900典型地包括一個(gè)或多個(gè)處理器910以及系統(tǒng)存儲(chǔ)器920。存儲(chǔ)器總線930可用于在處理器910和系統(tǒng)存儲(chǔ)器920之間進(jìn)行通信。根據(jù)所期望的配置，系統(tǒng)存儲(chǔ)器920可以是任意類型的，包括但不限于易失性存儲(chǔ)器(如RAM)、非易失性存儲(chǔ)器(如ROM、閃存等)或其任意組合。系統(tǒng)存儲(chǔ)器920典型地包括操作系統(tǒng)921、一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用程序922和程序數(shù)據(jù)924。應(yīng)用程序922可以包括用于執(zhí)行上述功能的指令923，所述功能包括針對(duì)提供生產(chǎn)系統(tǒng)的控制而描述的動(dòng)作，生產(chǎn)系統(tǒng)可以進(jìn)行結(jié)合圖6所示的流程圖描述的動(dòng)作。程序數(shù)據(jù)924可以包括工藝數(shù)據(jù)925，工藝數(shù)據(jù)可以用于實(shí)現(xiàn)指令923。在一些示例中，應(yīng)用程序922可以設(shè)置為在操作系統(tǒng)921上以程序數(shù)據(jù)924操作，使得可以提供如這里所述的采用相變材料生產(chǎn)超級(jí)電容器裝置和/或系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。這里所描述的基本配置在圖9中由虛線901內(nèi)的部件來圖示。計(jì)算設(shè)備900可以具有額外特征或功能以及額外接口，以有助于基本配置901與任意所需設(shè)備和接口之間進(jìn)行通信。例如，總線/接口控制器940可以有助于基本配置901與一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備950之間經(jīng)由存儲(chǔ)接口總線941進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備950可以是可拆除存儲(chǔ)設(shè)備951、不可拆除存儲(chǔ)設(shè)備952或其組合。可拆除存儲(chǔ)設(shè)備和不可拆除存儲(chǔ)設(shè)備的示例包括磁盤設(shè)備(如軟盤驅(qū)動(dòng)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器(HDD))、光盤驅(qū)動(dòng)器(如緊致盤(CD)驅(qū)動(dòng)器或數(shù)字通用盤(DVD)驅(qū)動(dòng)器)、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)以及磁帶驅(qū)動(dòng)器，這僅僅是極多例子中的一小部分。示例計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括以任意信息存儲(chǔ)方法或技術(shù)實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性、可拆除和不可拆除介質(zhì)，如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器920、可拆除存儲(chǔ)設(shè)備951和不可拆除存儲(chǔ)設(shè)備952均是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)的示例。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括但不限于RAM、ROM、EEPR0M、閃存或其他存儲(chǔ)器技術(shù)，CD-ROM、數(shù)字多功能盤(DVD)或其他光存儲(chǔ)設(shè)備，磁盒、磁帶、磁盤存儲(chǔ)設(shè)備或其他磁存儲(chǔ)設(shè)備，或可以用于存儲(chǔ)所需信息并可以由計(jì)算設(shè)備900訪問的任意其他介質(zhì)。任何這種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是設(shè)備900的一部分?！び?jì)算設(shè)備900還可以包括接口總線942，以有助于各種接口設(shè)備(例如，輸出接口、外圍設(shè)備接口和通信接口)經(jīng)由總線/接口控制器940與基本配置901進(jìn)行通信。示例輸出接口 960包括圖形處理單元961和音頻處理單元962，其可被配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)A/V端口 963與多種外部設(shè)備(如顯示器或揚(yáng)聲器)進(jìn)行通信。示例外圍設(shè)備接口 970包括串行接口控制器971或并行接口控制器972，它們可被配置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)I/O端口 973與外部設(shè)備(如輸入設(shè)備(例如，鍵盤、鼠標(biāo)、筆、語音輸入設(shè)備、觸摸輸入設(shè)備等))或其他外圍設(shè)備(例如，打印機(jī)、掃描儀等)進(jìn)行通信。示例通信接口 980包括網(wǎng)絡(luò)控制器981，其可以被設(shè)置為經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通信端口 982與一個(gè)或多個(gè)其他計(jì)算設(shè)備990通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)通信連接是通信介質(zhì)的一個(gè)示例。通信介質(zhì)典型地可以由調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)(如載波或其他傳輸機(jī)制)中的計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其他數(shù)據(jù)來體現(xiàn)，并可以包括任意信息傳送介質(zhì)?！罢{(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)”可以是通過設(shè)置或改變一個(gè)或多個(gè)特性而在該信號(hào)中實(shí)現(xiàn)信息編碼的信號(hào)。例如，但并非限制性地，通信介質(zhì)可以包括有線介質(zhì)(如有線網(wǎng)絡(luò)或直接布線連接)、以及無線介質(zhì)(例如聲、射頻(RF)、紅外(IR)和其他無線介質(zhì))。這里所使用的術(shù)語計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括存儲(chǔ)介質(zhì)和通信介質(zhì)。計(jì)算設(shè)備900可以實(shí)現(xiàn)為小體積便攜式(或移動(dòng))電子設(shè)備的一部分，如蜂窩電話、智能電話、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、個(gè)人媒體播放設(shè)備、無線web瀏覽設(shè)備、個(gè)人耳機(jī)設(shè)備、專用設(shè)備或包括任意上述功能的混合設(shè)備。計(jì)算設(shè)備900也可以實(shí)現(xiàn)為個(gè)人計(jì)算機(jī)，包括膝上型計(jì)算機(jī)和非膝上型計(jì)算機(jī)配置或者按照工作站或服務(wù)器配置實(shí)現(xiàn)。該公開中對(duì)于術(shù)語“響應(yīng)于”或者“響應(yīng)”的參考不局限于只對(duì)于特定特征和/或結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。一個(gè)特征也可以響應(yīng)于另一個(gè)特征和/或結(jié)構(gòu)，并且也可以位于該特征和/或結(jié)構(gòu)內(nèi)。此外，當(dāng)在這里或隨后的權(quán)利要求中使用諸如“耦合”或者“響應(yīng)于”或“做出響應(yīng)”或“通信”之類的術(shù)語或短語時(shí)，應(yīng)該廣義地解釋這些術(shù)語。例如，短語“耦合”可以針對(duì)使用該短語的上下文適當(dāng)?shù)乇硎就ㄐ?、電?或可操作地耦合。前述詳細(xì)說明的一些部分按算法或操作的符號(hào)表示，呈現(xiàn)為計(jì)算系統(tǒng)存儲(chǔ)器(如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器)內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)比特或二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。這些算法描述或表示是數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的普通技術(shù)人員向該領(lǐng)域普通技術(shù)人員傳達(dá)他們的工作實(shí)質(zhì)時(shí)所采用的技術(shù)的示例。這里，算法一般地被認(rèn)為是得到所需結(jié)果的運(yùn)算或者類似處理的自相一致序列。就此而言，運(yùn)算或處理涉及物理量的物理操作。典型地但并非必須地，這些量可以采取能夠存儲(chǔ)、傳輸、組合、比較或者以其他方式處理的電信號(hào)或磁信號(hào)的形式。已經(jīng)證實(shí)，將這種信號(hào)稱作比特、數(shù)據(jù)、值、元素、符號(hào)、字符、項(xiàng)、號(hào)碼、數(shù)字等經(jīng)常是方便的，主要是因?yàn)槌Ｓ玫脑?。然而?yīng)該理解的是，所有這些和類似的術(shù)語與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)，并且只是為了便于標(biāo)記。除非另有聲明，根據(jù)以下討論將明白，應(yīng)該理解的是貫穿該說明書，利用“處理”、“計(jì)算機(jī)計(jì)算(computing) ” “計(jì)算(calculating) ” “確定”等術(shù)語的討論指的是計(jì)算設(shè)備的動(dòng)作或處理，該計(jì)算設(shè)備對(duì)計(jì)算設(shè)備的存儲(chǔ)器、寄存器或其他信息存儲(chǔ)設(shè)備、傳輸裝置或者顯示裝置內(nèi)作為物理電學(xué)或磁學(xué)量表示的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或變換。以上的詳細(xì)描述通過使用方框圖、流程圖和/或示例，已經(jīng)闡述了設(shè)備和/或工藝的眾多實(shí)施例。在這種方框圖、流程圖和/或示例包含一個(gè)或多個(gè)功能和/或操作的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，這種方框圖、流程圖或示例中的每一功能和/或操作可以通過各種硬件、軟件、固件或?qū)嵸|(zhì)上它們的任意組合來單獨(dú)和/或共同實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，·本公開所述主題的若干部分可以通過專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、或其他集成格式來實(shí)現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這里所公開的實(shí)施例的一些方面在整體上或部分地可以等同地實(shí)現(xiàn)在集成電路中，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序(例如，實(shí)現(xiàn)為在一個(gè)或多個(gè)微處理器上運(yùn)行的一個(gè)或多個(gè)程序)，實(shí)現(xiàn)為固件，或者實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)為上述方式的任意組合，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本公開，將具備設(shè)計(jì)電路和/或?qū)懭胲浖?或固件代碼的能力。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開所述主題的機(jī)制能夠作為多種形式的程序產(chǎn)品進(jìn)行分發(fā)，并且無論實(shí)際用來執(zhí)行分發(fā)的信號(hào)承載介質(zhì)的具體類型如何，本公開所述主題的示例性實(shí)施例均適用。信號(hào)承載介質(zhì)的示例包括但不限于可記錄型介質(zhì)，如軟盤、硬盤驅(qū)動(dòng)器、緊致盤(CD)、數(shù)字視頻盤(DVD)、數(shù)字磁帶、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器等；以及傳輸型介質(zhì)，如數(shù)字和/或模擬通信介質(zhì)(例如，光纖光纜、波導(dǎo)、有線通信鏈路、無線通信鏈路
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寸/ ο本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，上文詳細(xì)描述了設(shè)備和/或工藝，此后使用工程實(shí)踐來將所描述的設(shè)備和/或工藝集成到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中是本領(lǐng)域的常用手段。也即，這里所述的設(shè)備和/或工藝的至少一部分可以通過合理數(shù)量的試驗(yàn)而被集成到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，典型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一般包括以下各項(xiàng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)系統(tǒng)單元外殼；視頻顯示設(shè)備；存儲(chǔ)器，如易失性和非易失性存儲(chǔ)器；處理器，如微處理器和數(shù)字信號(hào)處理器；計(jì)算實(shí)體，如操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序、圖形用戶接口、以及應(yīng)用程序；一個(gè)或多個(gè)交互設(shè)備，如觸摸板或屏幕；和/或控制系統(tǒng)，包括反饋環(huán)和控制電機(jī)(例如，用于感測(cè)位置和/或速度的反饋；用于移動(dòng)和/或調(diào)節(jié)成分和/或數(shù)量的控制電機(jī))。典型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以利用任意合適的商用部件(如數(shù)據(jù)計(jì)算/通信和/或網(wǎng)絡(luò)計(jì)算/通信系統(tǒng)中常用的部件)予以實(shí)現(xiàn)。本公開所述的主題有時(shí)說明不同部件包含在不同的其他部件內(nèi)或者不同部件與不同的其他部件相連。應(yīng)當(dāng)理解，這樣描述的架構(gòu)只是示例，事實(shí)上可以實(shí)現(xiàn)許多能夠?qū)崿F(xiàn)相同功能的其他架構(gòu)。在概念上，有效地“關(guān)聯(lián)”用以實(shí)現(xiàn)相同功能的部件的任意設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)所需功能。因此，這里組合實(shí)現(xiàn)具體功能的任意兩個(gè)部件可以被視為彼此“關(guān)聯(lián)”從而實(shí)現(xiàn)所需功能，而無論架構(gòu)或中間部件如何。同樣，任意兩個(gè)如此關(guān)聯(lián)的部件也可以看作是彼此“可操作地連接”或“可操作地耦合”以實(shí)現(xiàn)所需功能，且能夠如此關(guān)聯(lián)的任意兩個(gè)部件也可以被視為彼此“能可操作地耦合”以實(shí)現(xiàn)所需功能。能可操作地耦合的具體示例包括但不限于物理上可配對(duì)和/或物理上交互的部件，和/或無線交互和/或可無線交互的部件，和/或邏輯交互和/或可邏輯交互的部件。至于本文中任何關(guān)于多數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語的使用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從多數(shù)形式轉(zhuǎn)換為單數(shù)形式，和/或從單數(shù)形式轉(zhuǎn)換為多數(shù)形式，以適合具體環(huán)境和應(yīng)用。為清楚起見，在此明確聲明單數(shù)形式/多數(shù)形式可互換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，一般而言，所使用的術(shù)語，特別是所附權(quán)利要求中(例如，在所附權(quán)利要求的主體部分中)使用的術(shù)語，一般地應(yīng)理解為“開放”術(shù)語(例如，術(shù)語“包括”應(yīng)解釋為“包括但不限于”，術(shù)語“具有”應(yīng)解釋為“至少具有”等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，如果意在所引入的權(quán)利要求中標(biāo)明具體數(shù)目，則這種意圖將在該權(quán)利要求中 明確指出，而在沒有這種明確標(biāo)明的情況下，則不存在這種意圖。例如，為幫助理解，所附權(quán)利要求可能使用了引導(dǎo)短語“至少一個(gè)”和“一個(gè)或多個(gè)”來引入權(quán)利要求中的特征。然而，這種短語的使用不應(yīng)被解釋為暗示著由不定冠詞“一”或“一個(gè)”引入的權(quán)利要求特征將包含該特征的任意特定權(quán)利要求限制為僅包含一個(gè)該特征的實(shí)施例，即便是該權(quán)利要求既包括引導(dǎo)短語“一個(gè)或多個(gè)”或“至少一個(gè)”又包括不定冠詞如“一”或“一個(gè)”(例如，“一”和/或“一個(gè)”應(yīng)當(dāng)被解釋為意指“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”)；在使用定冠詞來引入權(quán)利要求中的特征時(shí)，同樣如此。另外，即使明確指出了所引入權(quán)利要求特征的具體數(shù)目，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，這種列舉應(yīng)解釋為意指至少是所列數(shù)目(例如，不存在其他修飾語的短語“兩個(gè)特征”意指至少兩個(gè)該特征，或者兩個(gè)或更多該特征)。另外，在使用類似于“A、B和C等中至少一個(gè)”這樣的表述的情況下，一般來說應(yīng)該按照本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解該表述的含義來予以解釋(例如，“具有A、B和C中至少一個(gè)的系統(tǒng)”應(yīng)包括但不限于單獨(dú)具有A、單獨(dú)具有B、單獨(dú)具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系統(tǒng)等)。在使用類似于“A、B或C等中至少一個(gè)”這樣的表述的情況下，一般來說應(yīng)該按照本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解該表述的含義來予以解釋(例如，“具有A、B或C中至少一個(gè)的系統(tǒng)”應(yīng)包括但不限于單獨(dú)具有A、單獨(dú)具有B、單獨(dú)具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系統(tǒng)等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，實(shí)質(zhì)上任意表示兩個(gè)或更多可選項(xiàng)目的轉(zhuǎn)折連詞和/或短語，無論是在說明書、權(quán)利要求書還是附圖中，都應(yīng)被理解為給出了包括這些項(xiàng)目之一、這些項(xiàng)目任一方、或兩個(gè)項(xiàng)目的可能性。例如，短語“A或B”應(yīng)當(dāng)被理解為包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。應(yīng)該理解的是術(shù)語“優(yōu)化”可以包括最大化和/或最小化。這里所使用的術(shù)語“最小化”和/或類似術(shù)語可以包括全局最小化、局部最小化、近似全局最小化和/或近似局部最小化。同樣，還應(yīng)該理解的是，這里所使用的術(shù)語“最大化”和/或類似術(shù)語可以包括全局最大化、局部最大化、近似全局最大化和/或近似局部最大化。說明書中對(duì)于“實(shí)現(xiàn)”、“一種實(shí)現(xiàn)”、“一些實(shí)現(xiàn)”或者“其他實(shí)現(xiàn)”的參考可以意味著在至少一些實(shí)現(xiàn)中可以包括結(jié)合一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是不必在所有實(shí)現(xiàn)中都包括。在前述描述中的“實(shí)現(xiàn)”、“一種實(shí)現(xiàn)”或“一些實(shí)現(xiàn)”的各種表象不必都參考相同的實(shí)現(xiàn)。盡管這里已經(jīng)使用各種方法和系統(tǒng)描述和示出了一些示例技術(shù)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不脫離所要求保護(hù)主題的情況下可以進(jìn)行各種其他修改和等價(jià)替代。此外，可以在不脫離這里描述的中心概念的情況下進(jìn)行許多修改以使具體情況適應(yīng)所 要求保護(hù)主題的教導(dǎo)。因此，所要求保護(hù)的主題不應(yīng)局限于這里公開的具體示例，而是這些要求保護(hù)的主題也可以包括落在所附權(quán)利要求及其等價(jià)物范圍內(nèi)的所有實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括 超級(jí)電容器核，包括隔離器和集電器；以及 支撐結(jié)構(gòu)，與超級(jí)電容器核的至少一部分相鄰， 其中隔離器、集電器和支撐結(jié)構(gòu)中至少之一包括相變材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中相變材料包括相變金屬合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中相變金屬合金包括以下至少之一=Ag-Cd44/49at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Cu-Al_Ni 14/14. 5wt. %Al 和 3/4. 5wt. % Ni ；Cu-Sn 約 15at. % Sn ；Cu-Zn 38. 5/41. 5wt. % Zn ；Cu-Zn-X(X = Si, Al,Sn) ；Fe-Pt 約 25at. % Pt ；Mn-Cu 5/35at. % Cu ；Fe-Mn-Si ；Pt 合金;Co-Ni_Al ；Co-Ni-Ga ；Ni-Fe-Ga ;Ti_Pd ;或者 Ni-Ti (約 55% Ni)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中隔離器包括與電介質(zhì)膜相鄰的相變金屬合金網(wǎng)格。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中支撐結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上包圍超級(jí)電容器核。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，還包括 與支撐結(jié)構(gòu)相鄰的熱沉結(jié)構(gòu)。
7.一種方法，包括 收納相變材料； 收納超級(jí)電容器部件；以及 將至少一些相變材料設(shè)置為與超級(jí)電容器部件相鄰以形成一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括 在形成工具處收納相變材料；以及 使用形成工具來將相變材料設(shè)置為與超級(jí)電容器部件相鄰。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括 設(shè)置超級(jí)電容器裝置以形成超級(jí)電容器組。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括 將至少一些相變材料設(shè)置為與超級(jí)電容器組相鄰。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中相變材料包括相變金屬合金。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中相變金屬合金包括以下至少之一=Ag-Cd44/49at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Au_Cd46. 5/50at. % Cd ;Cu-Al_Ni 14/14. 5wt. %Al 和 3/4. 5wt. % Ni ；Cu-Sn 約 15at. % Sn ；Cu-Zn 38. 5/41. 5wt. % Zn ；Cu-Zn-X (X = Si，Al，Sn) ；Fe-Pt 約 25at. % Pt ；Mn-Cu 5/35at. % Cu ；Fe-Mn-Si ；Pt 合金；Co-Ni_Al ；Co-Ni-Ga ；Ni-Fe-Ga ;Ti_Pd ;或者 Ni-Ti (約 55% Ni)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中超級(jí)電容器部件包括隔離器和集電器，所述方法還包括 由相變材料構(gòu)成隔離器或集電器中至少之一。
14.一種超級(jí)電各器系統(tǒng)，包括 多個(gè)超級(jí)電容器單元，每一個(gè)超級(jí)電容器單元包括隔離器和集電器；以及 支撐結(jié)構(gòu)，與所述多個(gè)超級(jí)電容器單元的至少一部分相鄰，其中隔離器、集電器或者支撐結(jié)構(gòu)中至少之一包括相變材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，其中相變材料包括相變金屬合金。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，其中相變金屬合金包括以下至少之一 Ag-Cd 44/49at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Au_Cd 46. 5/50at. % Cd ;Cu-Al_Ni.14/14. 5wt. % Al 和 3/4. 5wt. % Ni ；Cu-Sn 約 15at. % Sn ；Cu-Zn 38. 5/41. 5wt. % Zn ；Cu-Zn-X(X = Si, Al, Sn) ;Fe_Pt 約 25at. % Pt ；Mn-Cu 5/35at. % Cu ；Fe-Mn-Si ；Pt 合金；Co-Ni-Al ；Co-Ni-Ga ；Ni-Fe-Ga ;Ti_Pd ;或者 Ni-Ti (約 55% Ni)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，其中隔離器包括與電介質(zhì)膜相鄰的相變金屬合金網(wǎng)格。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，其中支撐結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上包圍所述多個(gè)超級(jí)電容器單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，還包括 與支撐結(jié)構(gòu)相鄰的熱沉結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的超級(jí)電容器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)超級(jí)電容器單元包括按照串聯(lián)或者并聯(lián)方式之一電耦合在一起的多個(gè)超級(jí)電容器單元。
全文摘要
一般地公開了在超級(jí)電容器裝置或系統(tǒng)中采用相變材料的實(shí)現(xiàn)和技術(shù)。
文檔編號(hào)H01G11/10GK102893353SQ201080066798
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者埃澤齊埃爾·克魯格里克 申請(qǐng)人:英派爾科技開發(fā)有限公司