CN102574708A - 双极性电极和超级电容器脱盐装置以及制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种双极性电极，其包含含有一种或多种碳材料的中间层。双极性电极进一步包含布置在中间层对立表面上的第一和第二层，它们被设置起阳极和阴极作用。第一和第二层包含一种或多种导电碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种。还提出了超级电容器脱盐装置和用于制备该双极性电极的方法。
Description
公开背景
本发明主要涉及电极和使用电极的超级电容器脱盐装置，以及用于制造电极和超级电容器脱盐(SCD)装置的方法。更特别地，本发明涉及双极性电极和使用双极性电极的超级电容器脱盐装置，以及制造双极性电极和SCD装置的方法。
SCD装置通常是指用于海水的脱盐或其他微咸水的去离子化的超级电容器，以将盐的量减少到家庭和工业用途可允许的水平。通常，超级电容器单元(cell)具有双层结构，其中双极性电极对通常包含被多微孔、电子绝缘的离子传导性间隔物元件分隔的颗粒活性碳，包含均匀分散的电解质组分。典型的超级电容器单元结构进一步包含与相应电极紧密接触的导电集流体元件。
对于某些应用，一些用于脱盐的超级电容器单元堆叠在一起以形成SCD装置。由于每个这样的超级电容器单元包括电极对和与相应的单独电极接触的导电集流体元件对，组装这样的SCD装置是复杂的，且制造这样的SCD装置的成本可能是高的。
因此，存在对新型及改进的电极和使用电极的超级电容器脱盐装置及其制造方法的需求。
公开概述
本发明的一个实施方案提供双极性电极。双极性电极包含含有一种或多种碳材料的中间层。双极性电极进一步包括布置在中间层的对立表面上且被设置为起阳极和阴极作用的第一层和第二层。第一和第二层包含一种或多种导电碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种。
本发明的另一实施方案提供超级电容器脱盐装置。超级电容器脱盐装置包含第一电极、第二电极，以及布置在第一和第二电极之间的一个或多个双极性电极。第一和第二电极以及一个或多个双极性电极被设置以在充电状态吸附离子并在放电状态解吸附离子。另外，超级电容器脱盐装置包含布置在每对相邻电极之间的一个或多个电子绝缘和离子传导性间隔物、被设置以与第一电极接触的第一集流体，和被设置以与第二电极接触的第二集流体。
本发明的又一实施方案提供制造双极性电极的方法。方法包含提供并搅拌混合物，所述混合物包含一种或多种碳材料以及一种或多种导电聚合物中的至少一种和溶剂，以形成一种或多种碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种在溶剂中的分散体，向分散体中加入至少一种粘合剂以提供产物混合物并搅拌产物混合物，处理产物混合物以形成多个电极片，和将电极片附着在中间层的对立表面上。
由以下结合附图提供的本发明优选实施方案的详细描述，这些和其他优点和特征将得到更多的理解。
附图简述
图1是本发明的一个实施方案的超级电容器脱盐装置的示意图；
图2是本发明的一个实施方案的双极性电极的示意图；
图3是示意性说明制备本发明的一个实施方案的双极性电极的流程图；
图4是本发明的另一实施方案的超级电容器脱盐装置的示意图；和
图5是本发明的一个实施方案的超级电容器的示意图。
发明详述
本公开的优选实施方案将在以下参考附图进行描述。在以下描述中，熟知的功能或结构没有被详细地描述，以避免在不必要的细节上使本公开不清楚。
图1是本发明的一个实施方案的超级电容器脱盐(SCD)装置10的示意图。在本发明的实施方案中，SCD装置10用于海水的脱盐或其他微咸水的去离子化，以将盐的量减少到家庭和工业用途可允许的水平。另外，SCD装置10可从液体(诸如来自于农业、工业或市政过程的废水或废液)中去除或减少其他荷电或离子杂质。
对于图1中描绘的实例排列，SCD装置10包含第一集流体11、第二集流体12、第一电极13、第二电极14、双极性电极15和一对间隔物16。第一和第二电极13和14分别与第一和第二集流体11和12紧密接触。双极性电极15布置在第一和第二电极13和14之间。两个间隔物16分别布置在第一电极13和双极性电极15之间，以及双极性电极15和第二电极14之间。
在某些实施方案中，集流体11和12可被设置为板、网、箔或片，且由金属或金属合金形成。金属可包括例如钛、铂、铱或铑。金属合金可包括例如不锈钢。在其他实施方案中，集流体11和12可包含石墨或塑性材料诸如聚烯烃，聚烯烃可包括聚乙烯。在某些应用中，塑性集流体11和12可与导电炭黑或金属颗粒混合，以获得一定水平的导电性。
对于图1中的实例实施方案，第一和第二电极13和14以及双极性电极15为板的形式，它们互相平行布置以形成堆叠结构。在某些实施方案中，电极13、14和15可具有不同的形状，诸如片、块或圆柱。另外，这些电极可以不同的构型排列。例如，第一和第二电极以及双极性电极可同轴布置，其间有螺旋形和连续的空间。
在某些应用中，第一和第二电极13和14可包括导电材料，其可以是或可以不是导热的，且可具有较小尺寸和大表面积的颗粒。在某些实例中，导电材料可包括一种或多种碳材料。碳材料的非限制性实例包括活性碳颗粒、多孔碳颗粒、碳纤维、碳气凝胶、多孔中间碳微珠或其组合。在其他实例中，导电材料可包括导电复合物，诸如锰或铁的氧化物或两者，或钛、锆、钒、钨的碳化物，或其组合。在某些实施方案中，通过使用一种或多种沉积技术，诸如溅射、喷雾、旋涂、压延或印刷，可将电极13和14的导电材料沉积在集流体11和12上。
另外，间隔物16可包含任何离子可渗透的非导电材料，包括膜、多孔和非多孔材料，以分隔第一电极13和双极性电极15，以及分隔第二电极14和双极性电极15。在非限制性实例中，间隔物16可具有空间或它们本身为这种空间，以在第一电极13和双极性电极15之间以及在第二电极14和双极性电极15之间形成脱盐液体通过的流动通道。
在某些应用中，如图1所描绘的，第一和第二集流体11和12可分别与电源(未显示)的正极和负极端子连接。由于第一和第二电极13和14与第一和第二集流体11和12接触，第一和第二电极13和14可分别起阳极和阴极作用。因此，双极性电极15与第一电极13相邻的一面17可起阴极作用，双极性电极15与一面17相反且与第二电极14相邻的另一面18可起阳极作用。在某些实例中，双极性电极15可导电并防止离子渗透。
另外，在某些排列中，可采用液体源(未显示)提供通过SCD装置10脱盐的输入液体(如图1中的箭头19所示)。因此，在充电状态期间，当来自于液体源的具有荷电物质的输入液体19(诸如氯化钠溶液)通过第一电极13和双极性电极15之间以及第二电极14和双极性电极15之间时，阳离子向双极性电极15的面17和阴极14移动，阴离子向阳极13和双极性电极15的面17移动。作为SCD装置10内部电荷积累的结果，输出流(如图1中的箭头100所示)，其为从SCD装置10出来的稀释液体，荷电物质浓度低于输入液体。在某些实施方案中，稀释液体也可进料通过另一SCD装置而再次经受去离子化。
在放电状态期间，吸附的离子从第一和第二电极13和14以及双极性电极15的表面分离。在某些应用中，在该状态下，第一和第二电极13和14的极性可被反转，使得在充电状态吸附的离子向反转的极移动，结果是，输出流的荷电物质浓度可比输入液体高。
在其他应用中，在放电状态中荷电物质中的阴离子和阳离子可被吸附到相应电极，且在双极性电极15的充电状态中从相应电极分离。
应注意图1的例示性排列仅是说明性的。在某些应用中，第一和第二电极13和14可分别起阴极和阳极作用。因此，双极性电极15与第一电极13相邻的面17可起阳极作用，双极性电极15与面17相反且与第二电极14相邻的另一面18可起阴极作用。
图2是本发明的一个实施方案的双极性电极15的示意图。对于该实例实施方案，双极性电极15包含中间层20，和布置在中间层20的对立表面(未标出)的第一和第二层21和22。
在某些实施方案中，中间层20可为电子传导性和离子非传导性的。在某些实例中，中间层20可包含一种或多种碳材料，诸如炭黑和石墨。在其他实例中，中间层20可进一步包含聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVC)及其组合，以散布有该一种或多种碳材料。
在某些应用中，中间层20可为膜形式。应注意术语″膜″可与″层″、″片″、″板″、或″薄片″的含义相似，且可能不表示材料的特别的厚度。在非限制性实例中，中间层20可包含石墨膜。在某些实例应用中，中间层20可包含以商品名3M 1704由Saint Paul，Minnesota的3M出售的导电膜。或者，中间层20可包含以商品名Intelicoat 2252由SouthHadley，Massachusetts的Intelicoat出售的膜。
在某些实施方案中，第一和第二层21和22可分别充当负电层和正电层，由此起阳极和阴极作用。或者，第一和第二层21和22可分别充当正电层和负电层，由此起阴极和阳极作用。第一和第二层21和22可包含相同或不同的材料。在非限制性实例中，第一和第二层可包含导电材料，该导电材料包括一种或多种碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种。一种或多种碳材料可包含活性碳颗粒、多孔碳颗粒、碳纤维、碳气凝胶、多孔中间碳微珠或其组合。一种或多种导电聚合物可包含聚苯胺、聚吡咯及其组合。在某些实例中，第一和第二层21和22可进一步包含其他材料，诸如添加剂，包括但不限于聚四氟乙烯(PTFE)。
在某些实例中，双极性电极15可进一步包含布置在第一层21和中间层20之间以及第二层22和中间层20之间的一对粘合层(未显示)，以将第一和第二层稳定地附着在中间层20上。或者，可不提供粘合层。在某些实施方案中，粘合层可包含石墨基聚合物膜、炭黑基聚合物膜、导电石墨粘合剂和炭黑粘合剂中的至少一种。可采用一种或多种沉积技术，诸如溅射、喷雾或旋涂，将粘合层布置在中间层20的两个对立表面上(未标出)。
对于某些排列，可提供一对增强层23以增强双极性电极15的机械性能。增强层23可布置在第一和第二层21和22上和/或内。在非限制性实例中，增强层23可包含一种或多种聚合物，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVC)及其组合。PET层可为网状构造或其他形状。在某些应用中，也可在第一和第二电极13和14中采用PET层。
在某些应用中，SCD装置10可进一步包含一种或多种离子选择性材料(未显示)，诸如附着于和/或延伸进入相应电极13、14和15的阳离子和阴离子选择性材料，以促进离子的传输。在非限制性实例中，阳离子选择性材料可包含胺基团、吡啶鎓基团或其组合。在某些实例中，胺基团可包含伯胺、仲胺、叔胺和/或季胺。阴离子选择性材料可包含磺酸基团、羧酸基团、磷酸根基团或其组合。
图3是示意性说明本发明的一个实施方案的双极性电极15的制备的流程图。如图2所说明的，在步骤30中，提供并搅拌第一溶剂与一种或多种碳材料和一种或多种导电聚合物中至少一种的混合物，由此形成碳颗粒在第一溶剂中的分散体。在某些应用中，溶剂可包含去离子水、乙醇或任何其他合适的溶剂。在步骤31中，将包括但不限于未原纤化PTFE乳液的至少一种粘合剂加入以上混合物中并混合以提供产物混合物，直至至少部分PTFE已原纤化。随后混合并干燥产物混合物。
在步骤32中，将产物混合物加入第二溶剂中以形成混合糊状物。随后混合糊状物被处理，诸如干燥和压延，以形成压延片。在某些实例中，步骤31中干燥混合的产物混合物的过程可能不采用，由此步骤32中的混合糊状物可由产物混合物直接形成。在步骤33中，压延片被成型为具有期望尺寸和形状的多个电极片，且电极片被压在电子传导性膜的两个对立表面上以形成双极性电极15。
在某些实例中，在步骤31中，气相生长碳纤维(VGCF)和/或导电炭黑可加入碳材料和第一溶剂的混合物中，以提高所形成的双极性电极15的导电性。或者，可不使用VGCF和炭黑。在一个非限制性实例中，导电炭黑可包含商标为SUPER P由瑞士的Timcal Graphite &Carbon出售的炭黑。
在步骤32中，一种或多种造孔剂诸如氯化钠粉末可与干燥的产物混合物混合，且随后将第二溶剂加入氯化钠造孔剂和干燥的产物混合物的混合物中形成混合糊状物，由此提高形成的双极性电极15的孔隙度。在某些实例中，可不将氯化钠造孔剂加入产物混合物中，且第一溶剂可与第二溶剂相同或不同。在非限制性实例中，在步骤33中，粘合层和/或离子选择性元素可与电极片一起提供，以形成双极性电极15。
在某些实例中，造孔剂可包含其他材料，诸如氯化铵、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸铵、酸式碳酸铵、氧化钛、氧化锌或其组合。
另外，在某些应用中，电极片也可分别布置在集流体11和12上以形成第一和第二电极13和14。
现描述一个制备双极性电极15的非限制性实例。
实施例1
将800g活性碳颗粒、16gVGCF、40g SUPER P导电炭黑和3500ml去离子水混合并搅拌约15分钟，以致形成活性碳颗粒在去离子水中的分散体。将53g 60％(w/w)的PTFE胶乳加入60ml去离子水中稀释，以形成未原纤化的PTFE乳液，且随后将未原纤化的PTFE乳液加入以上混合物并一起搅拌约4小时以形成产物混合物，直至至少部分PTFE已原纤化。
随后，将产物混合物在约100-130℃的温度干燥约多于48小时。然后，为了简单的制备，称量约200g产物混合物并与60g氯化钠粉末和1升乙醇混合约5分钟以形成液体混合物。液体混合物在约60℃的温度干燥，以致形成重约650g的混合糊状物。
随后，压延混合糊状物以形成压延片。对于压延，使用两辊压延机(未显示)。两辊间的距离设置为约4mm，使混合糊状物通过这些辊以形成薄片，且随后将薄片折叠并再插入压延机中约3-5次。那之后，在某些应用中，两辊间的距离可依次设置为约3.5mm、3.0mm、2.5mm、2.0mm、1.5mm、1.0mm和0.75mm以压延薄片，由此形成压延片。
随后，将压延片成型为具有期望尺寸和形状的多个电极片，且电极片在约40℃的温度干燥约半个小时。在某些应用中，可不干燥电极片。那之后，将电极片浸入去离子水中约3小时以从电极片溶解和去除氯化钠。随后，将电极片放入温度约45℃的通风烘箱(未显示)中约3小时以去除水。
最后，中间导电膜、电极片和PET层在约15Mpa的压力下一起压制约40秒以形成双极性电极15，如图2所示。在非限制性实例中，电极片可重约25-30g，且厚度为约0.8mm。双极性电极15可重约55-60g，且厚度为约1.6mm。
在某些实例中，粘合层和/或离子选择性材料也压制在双极性电极15内。另外，对于某些排列，电极片可以约15Mpa的压力压在Ti网上约40秒以形成第一和第二电极13和14。或者，第一和第二电极13和14也可由除制备的电极片之外的其他材料形成。
应注意描绘的实施例仅是说明性的。描绘的实施例中步骤的顺序可为可变的，例如，氯化钠的去除可在将压延片成型为多个电极片之前。另外，一些步骤，包括但不限于加入和去除氯化钠的步骤，可能不是严格地需要的。
因此，如图1所描绘的，SCD装置10的实例组装方法包含：提供第一和第二电极11和12，提供第一和第二集流体13和14以与相应的电极11和12接触，将双极性电极15布置在第一和第二电极11和12之间，和将间隔物16布置在两个相邻的电极之间。在非限制性实例中，实例方法步骤的顺序可为可变的，且方法可进一步包含其他步骤，例如将PET层压在第一和第二电极11和12上。
对于某些排列，SCD装置10可包含多于一个双极性电极15，可为用于相对大量液体脱盐的堆叠形式。图4是堆叠SCD装置10的示意图。图1和4中相同的数字可表示相似元素。对于图解的排列，SCD装置包含第一集流体11、第二集流体12、附着在集流体11上的第一电极13、附着在集流体12上的第二电极14、布置在第一和第二电极13和14之间的多个双极性电极15，和布置在各相邻电极对之间的多个间隔物16。
在某些实例应用中，SCD装置10可用作能量储存的超级电容器。图5是本发明的一个实施方案的超级电容器40的示意图。图1、4和5中的相同数字可表示同类相似元素。如图5所描绘的，该图解的排列与图1中的排列相似。图1和5中的两个排列的不同之处在于电解质41(诸如氯化钠)封入结构中以致形成用于能量储存的超级电容器30。
对于图5说明的实施方案，第一和第二集流体11和12可与电源(未显示)连接以对超级电容器30充电。在放电期间，由于吸附的离子从超级电容器30的相应电极13、14和15的表面分离所产生的释出能量可用于驱动电气装置(未显示)诸如电灯泡，或通过能量回收装置(未显示)诸如双向DC-DC转换器回收。另外，在其他实例中，超级电容器30可包含多个双极性电极15和多个间隔物16，与图4描绘的结构相似。
虽然本公开已在典型的实施方案中说明和描述，由于可作出各种变体和替代而不以任何方式脱离本公开的精神，因此其不意欲限制于所显示的细节。同样，本领域的技术人员可使用不超过常规的实验想到本文公开的公开内容的其他变体和等价物，认为所有这样的变体和等价物在所附权利要求定义的公开内容的精神和范围内。
Claims (33)
1.一种双极性电极，其包含：
含有一种或多种碳材料的中间层；和
第一层和第二层，它们布置在所述中间层的对立表面上并被设置起阳极和阴极作用，其中所述第一和第二层包含一种或多种导电碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种。
2.权利要求1所述的双极性电极，其进一步包含布置在所述第一层上的一种或多种阳离子选择性材料和布置在所述第二层上的一种或多种阴离子选择性材料。
3.权利要求2所述的双极性电极，其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自胺基团、吡啶鎓基团及其组合，其中所述胺基团包含伯胺、仲胺、叔胺和季胺中的一种或多种，且其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自磺酸基团、羧酸基团、磷酸根基团及其组合。
4.权利要求1所述的双极性电极，其中所述中间层是电子传导性和离子非传导性的，其中形成中间层的碳材料包含炭黑和石墨中的一种或多种。
5.权利要求1所述的双极性电极，其中所述中间层进一步包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯及其组合的聚合物。
6.权利要求1所述的双极性电极，其中所述第一层和所述第二层包含相同的一种或多种导电碳材料。
7.权利要求1所述的双极性电极，其中形成所述第一和第二层的所述一种或多种导电碳材料选自活性碳颗粒、多孔碳颗粒、碳纤维、碳气凝胶、多孔中间碳微珠、碳纳米管、碳笼及其组合，其中一种或多种导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯及其组合。
8.权利要求7所述的双极性电极，其中形成所述第一和第二层的所述一种或多种导电碳材料包含活性碳颗粒，其中所述第一和第二层进一步包含聚四氟乙烯。
9.权利要求1所述的双极性电极，其进一步包含布置在所述第一和第二层中的至少一个上的一个或多个增强层，其中所述一个或多个增强层选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVC)及其组合。
10.权利要求1所述的双极性电极，其进一步包含分别布置在所述第一层和所述中间层之间以及在所述第二层和所述中间层之间的多个粘合层，其中所述粘合层包含石墨基聚合物膜、炭黑基聚合物膜、导电石墨粘合剂和炭黑粘合剂中的至少一种。
11.超级电容器脱盐装置，其包含：
第一电极；
第二电极；
布置在所述第一和第二电极之间的一个或多个双极性电极；
布置在每一对相邻电极之间的一个或多个电子绝缘和离子传导性间隔物；
被设置与所述第一电极接触的第一集流体；和
被设置与所述第二电极接触的第二集流体。
12.权利要求11所述的超级电容器脱盐装置，其中所述第一电极、所述第二电极和所述双极性电极中的每一个被设置为在充电状态吸附离子和在放电状态解吸附离子。
13.权利要求11所述的超级电容器脱盐装置，其中所述第一电极、所述第二电极和所述双极性电极中的每一个被设置为在放电状态吸附离子和在充电状态解吸附离子。
14.权利要求11所述的超级电容器脱盐装置，其中所述双极性电极包含含有一种或多种碳材料的中间层和布置在所述中间层的两个对立表面上并被设置起电极作用的第一层和第二层，其中所述第一和第二层包含一种或多种导电碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种。
15.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其中所述一种或多种导电碳材料选自活性碳颗粒、多孔碳颗粒、碳纤维、碳气凝胶、碳纳米管、碳笼、多孔中间碳微珠及其组合，其中所述一种或多种导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯及其组合。
16.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其中所述第一和第二层进一步包含聚四氟乙烯。
17.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其中所述双极性电极进一步包含布置在所述第一和第二层中的至少一个上的一个或多个增强层，其中所述一个或多个增强层选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVC)及其组合。
18.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其中所述双极性电极进一步包含分别布置在所述第一层和所述中间层之间以及在所述第二层和所述中间层之间的多个粘合层，其中所述粘合层包含碳基聚合物膜和导电碳粘合剂中的至少一种。
19.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其中所述第一和第二电极包含与所述第一和第二层相同的导电材料。
20.权利要求14所述的超级电容器脱盐装置，其进一步包含布置在所述第一层上的一种或多种阳离子选择性材料以及布置在所述第二层上的一种或多种阴离子选择性材料。
21.权利要求20所述的超级电容器脱盐装置，其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自胺基团、吡啶鎓基团及其组合，其中所述胺基团包含伯胺、仲胺、叔胺和季胺中的一种或多种，且其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自磺酸基团、羧酸基团、磷酸根基团及其组合。
22.制造功能性电极的方法，所述方法包含：
提供并搅拌包含一种或多种碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种与溶剂的混合物，以形成所述一种或多种碳材料和一种或多种导电聚合物中的至少一种在所述溶剂中的分散体；
将至少一种粘合剂加入所述分散体中以提供产物混合物并搅拌所述产物混合物；
处理所述产物混合物以形成多个电极片；和
将所述电极片附着在中间层的对立表面上。
23.权利要求22所述的方法，其中所述功能性电极包含双极性电极，其中所述粘合剂包含未原纤化的聚四氟乙烯。
24.权利要求22所述的方法，其中所述混合物进一步包含碳纤维、导电炭黑和碳纳米管中的一种或多种。
25.权利要求22所述的方法，其中所述溶剂包含水、乙醇及其组合。
26.权利要求22所述的方法，其中处理所述产物混合物包含将粒径不同的一种或多种造孔剂和所述产物混合物与另一溶剂混合以形成混合糊状物，和处理所述混合糊状物以形成所述电极片。
27.权利要求26所述的方法，其中所述一种或多种造孔剂选自氯化钠、氯化铵、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸铵、酸式碳酸铵、氧化钛、氧化锌及其组合。
28.权利要求26所述的方法，其中处理所述混合糊状物包含压延所述混合糊状物以形成压延片、将所述压延片浸入去离子水中以去除所述一种或多种造孔剂、在去除所述一种或多种造孔剂后干燥所述压延片，和在干燥后将所述压延片成型为电极片。
29.权利要求22所述的方法，其进一步包含将布置在至少一个电极片上的一个或多个增强层附着，其中所述一个或多个增强层选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚偏二氯乙烯(PVC)及其组合。
30.权利要求22所述的方法，其进一步包含将一种或多种阴离子选择性材料和一种或多种阳离子选择性材料布置在相应电极片上。
31.权利要求30所述的方法，其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自胺基团、吡啶鎓基团及其组合，其中所述胺基团包含伯胺、仲胺、叔胺和季胺中的一种或多种，且其中所述一种或多种阴离子选择性材料选自磺酸基团、羧酸基团、磷酸根基团及其组合。
32.权利要求22所述的方法，其中所述一种或多种碳材料选自活性碳颗粒、碳气凝胶、碳纳米管、碳笼、碳纤维、多孔碳颗粒、多孔中间碳微珠及其组合，其中所述一种或多种导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯及其组合。
33.权利要求22所述的方法，其中所述中间层包含炭黑、石墨和聚合物中的一种或多种，且其中所述聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氯乙烯及其组合。
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