CN102918613A - 多组件电化学电容器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力工程。本发明的多组件电化学电容器包含卷成卷筒的至少一层电绝缘膜，该电绝缘膜上连续安置有由多孔离子渗透性分离器隔开的交替相反极性电极。各电极薄片为具有高孔隙率的不织聚合物材料的基材，具有至少一个呈电化学活性层形式的电极附接于其一侧或两侧或嵌埋于其中。该电容器还包含接触电极。制造多组件电化学电容器的方法包含制备电极混合物；藉由将电极混合物涂覆于其上制造相反极性电极薄片；将相反极性电极薄片连续安置于电绝缘膜层上；将电极薄片及膜层围绕中心电极卷成卷筒；将卷筒的外表面连接至外周电极；及用电解质浸渍卷筒。技术效果在于电化学电能储存特定特征得到改良、使该等特定特征更稳定以及电容器使用寿命延长。

Description

多组件电化学电容器及其制造方法
发明领域
本发明涉及电力工程，具体地说，涉及具有组合电荷储存机制及其他类似可充电电能储存的电化学电容器的制造。
发明背景
现有技术的多组件电容器(参见：2009年8月27日公开的申请案PCT WO2009103661，分类H01G 9/155，第34页)包含至少两个隔开间距d的相邻复合电极及至少一个由前述电极共享的复合电极且由分离器保持彼此隔开，该复合电极一起卷成卷筒。
该设计在试图在电极与整流器之间提供可靠低电阻接触时会产生不可避免的问题。此外，电极材料的不连续性可能在电解质与整流器材料之间引起不当反应，该反应转而又可能因整流器的电化学分解电势而使电容器工作电压降低。在相邻电容器电极之间不存在绝缘为该设计另一主要缺陷，引起电压降低从而使电容器比能降低。因此，当串联连接电容器节段时，电极电势差可能会使电容器组件工作电压加倍。这有可能引发电化学电极反应，从而限制电容器的寿命。
制造多组件电容器的现有技术方法描述于2009年8月27日公开之申请案PCTWO 2009103661，分类H01G 9/155第34页中。根据现有技术方法，将一电极置于两个实际上为分离带的分离器之间，且两个复合电极以间隔距离d置于顶部带上。该带及该电极随后卷成卷筒。
现有技术发明不利之处在于多组件电容器包含呈隔开电极形式的个别组件，该隔开电极难以组合成多组件总成，尤其在连续卷筒制造制程中。使用涂覆于金属整流器表面的电极的多层复合结构为现有技术发明的另一缺点。
发明内容
本发明的一个目的在于改良装置结构组件及发展不具有最接近现有技术发明缺陷且能够达成特定特征的分段式成卷多组件电化学电容器，所达成特定特征使得其成为在技术上可实行且经济的使用选择。
改良电化学电能储存特定特征、维持特定特征的稳定性及延长使用寿命为该方法及该装置共同技术效果。
本发明技术效果在包含至少一层电绝缘膜的多组件电化学电容器中达成，该电绝缘膜具有由安置于该电绝缘膜上的多孔离子渗透性分离器隔开的相反极性交替电极薄片，该膜及该交替薄片卷成卷筒且以电解质浸渍。此外，各电极薄片为由高孔隙率不织聚合物材料制成的基材，且具备至少一个电极附接于其一侧或两侧或其中，该电极为含有金属或其化合物或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子的电化学活性层。此外，相反极性电极薄片电极由不同类型的纳米结构碳材料制成。纳米结构碳材料之一具有最大可能比表面积及相对低的电导率，而另一材料具有相对大的比表面积及相对高的电导率。电容器进一步包含可连接至中心及外周电极的接触电极。
基材可由在材料电解质中无化学及电化学活性的电子渗透性、离子渗透性材料制成。
仅数层碳纳米管可用作纳米结构电极之一，且活性碳、活性碳黑、经金属浸渍的碳及基于诸如Ti、B及Si之金属的碳化物的纳米多孔碳材料可用作另一纳米结构碳材料。
电极薄片的正电极的材料可含有诸如镁、汞、银及镍的金属及诸如氧化镁、氢氧化镁、氧化汞、氧化银、氧化铅、硫酸铅、氢氧化镍及氧化锂钴的金属化合物的纳米尺寸粒子。负电极的材料可含有诸如锌、铅、镉、铁及锂的金属及诸如氢氧化锌、氯化锌、硫酸铅、氢氧化镉及氢氧化铁的金属化合物的纳米尺寸粒子。
与电绝缘膜接触的电极薄片安置成其电化学活性层相对于电绝缘膜向上，且下一电极薄片于其上安置成位移等于其电化学活性层宽度的一半，以使得电极薄片的电化学活性层彼此面对且由多孔离子渗透性分离器间隔开。
电极薄片的电极可连续附接于基材。
卷筒外表面可由接触电极连接于外周电极，以使得卷筒置于作为金属管的长度的外周电极中。外周电极端面可具备覆盖物。
上述技术效果亦在制造多组件电化学电容器方法中达成，该方法包含制备含有不同类型纳米结构碳材料的电极混合物。纳米结构碳材料之一具有最大可能比表面积及相对低的电导率，而另一材料具有相对大的比表面积及相对高的电导率。该方法亦包含藉由将电极混合物涂覆于由高孔隙率不织聚合物材料制成基材的一侧或两侧及将电极混合物安置于该基材中来制造相反极性电极薄片，将该基材用含有金属或其合金或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子的电化学活性层覆盖。将由多孔离子渗透性分离器间隔开之相反极性电极薄片连续安置于至少一层电绝缘膜上，围绕中心电极卷成卷筒，该卷筒外表面连接至外周电极，且将卷筒用电解质浸渍。
根据该方法，电绝缘膜层及由安置于该膜上的离子渗透性分离器间隔开的交替相反极性电极薄片展布在平行平面中。
卷筒外表面可由充当卷筒外表面的接触电极连接至外周电极，且卷筒安置于外周电极中。此外，在卷筒以电解质浸渍后，外周电极端面可以由电绝缘材料制成之覆盖物封闭。中心及外周管状电极可由铝或其合金制成，且覆盖物由塑料制成。
仅数层碳纳米管在本发明方法中用作纳米结构碳材料之一，且活性碳、活性碳黑、经金属浸渍的碳及基于诸如Ti、B及Si碳化物的纳米多孔碳材料可用作另一纳米结构碳材料。
该方法亦提供藉由热解气态烃及氢气的混合物所获得且具有5至50nm之尺寸、500至1,000m2/g之比表面积及10至100Sm/cm之比电导率的仅数层碳纳米管的用途。气态烃及氢气的混合物的热解在维持于650至900℃温度范围内及0.1至1.0MPa压力范围内在诸如基于钴及钼或纳米结构氧化镁的化合物的催化剂上进行，且使用天然气或丙烷或丁烷或乙烯作为气态烃。
该方法可使用藉由热解芳族烃及醇的混合物获得的数层碳纳米管。芳族烃及醇之混合物的热解在维持于650至900℃范围内之温度及0.1至1.0MPa范围内之压力下在诸如基于铁、镍及氧化镁之化合物的催化剂上进行，且使用苯及甲苯作为芳族烃，而使用乙醇作为醇。
此外，数层碳纳米管在制造后进一步在超临界条件下用氧化剂、超音波或水处理。
该方法可使用藉由在流体中形成合成单体且随后在600至1,100℃温度下进行碳化及高温蒸气活化所产生的活性碳。
该方法可使用由硼、钛及硅碳化物产生的纳米多孔碳材料。其进一步经受在600至1,200℃温度下以氯进行高温热化学处理。
为制备电极混合物，将数层碳纳米管及活性碳在球磨机中以1∶3至3∶1比率混合直至达成10至100nm晶粒尺寸，在典型100nm筛孔筛上筛滤，且藉由超音波进行处理以使电极混合物具有最高均匀性。
纳米管及碳黑在离心机中藉由逐层离心进行混合。
电极薄片正电极由诸如镁、汞、银及镍的金属及诸如氧化镁、氢氧化镁、氧化汞、氧化银、氧化铅、硫酸铅、氢氧化镍及氧化锂钴的金属化合物的纳米尺寸粒子制造。负电极由诸如锌、铅、镉、铁及锂的金属及诸如氢氧化锌、氯化锌、硫酸铅、氢氧化镉及氢氧化铁的金属化合物的纳米尺寸粒子制造。
藉由用包含藉由超音波分散于有机溶剂(其为异丙醇或乙醇)中的电极混合物的悬浮液覆盖基材获得电极薄片。
电极混合物亦可在静电力作用下以粉末形式涂覆于基材。
涂覆电极混合物后，将所得电极薄片安置于诸如石墨箔片的接触电极上，随后将其加热至120至150℃温度且经受0.5至1.0MPa范围内的压力。接触电极紧固于外周电极薄片。
厚一至四层的多孔分离器可由以聚合物膜制成的厚3至5μm、孔隙率为20至40％且孔隙尺寸为0.05至0.1μm的轨迹膜，或厚10μm且密度为15至40mg/cm2的诸如聚丙烯的不织聚合物材料薄片，或由聚苯并咪唑制成的厚10至15μm、经电解质浸渍且含有3至10质量份电解质的离子渗透性聚合物膜提供。
包含在乙腈或碳酸丙二酯或甲酰胺中含有铵或咪唑碱阳离子及包括四氟硼酸根、六氟磷酸根或三氟甲磺酰亚胺或双三氟甲磺酰亚胺或参(五氟乙基)三氟磷酸根之阴离子的有机盐溶液的有机电解质，或含有氯化锌于乙腈中的溶液的混合电解质，或如钾碱水溶液的无机电解质。卷筒可在真空室中在10Pa之残余压力下以电解质浸渍。
该方法可提供将若干平行电极薄片卷成卷筒，该卷筒置放于平行六面体或圆柱体形状容器中。
附图简述
图1为多组件电化学电容器图解；
图2为多组件电化学电容器结构图解，以图解方式展示电绝缘膜及电极薄片连同安置于其间的多孔分离器的堆栈；
图3为多组件电化学电容器结构图解，展示卷成卷筒的电极薄片中电极的位置；
图4为以由活性FAS碳及碳纳米管组成的复合纳米结构碳材料制成的电极的视图；
图5说明藉由本发明方法制造且包含两个电极薄片的三组件电容器的循环电压-电流图的实例，电极薄片各自具有由多孔分离器隔开的两个复合碳材料电极附接于其上，该多孔分离器由经1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐的离子性流体浸渍PVDF轨迹膜制成；
图6说明具有1 M KOH电解质之60组件电容器之一例示性充电-放电循环(充电电流0.4A)；
图7说明具有EMIM BF4电解质的15组件电容器充电-放电能量计算的实例。
发明实施方式
多组件电化学电容器(图1至3)包含一层电绝缘膜40、电极薄片10、电极薄片20及安置于电极薄片20与10之间的多孔分离器30。电极薄片10与20各自由基材11及连续附接于该基材11的电极1及2组成。本发明电化学电容器特定实施例中基材11厚度可在5至150μm范围内选择，较佳为10至50μm，且电极1及2电化学活性层厚度在100至500μm间变化，较佳为300至400μm。
图3说明藉由将带围绕中心电极13卷绕来制造卷筒50的原理。电极薄片10及20长度于基材上安置成位移电极宽度的一半，从而其电化学活性层彼此面对，以便产生一对交替相反极性电极1与2。所得卷筒50安置于在端面具备覆盖物60的外周电极14中。电绝缘材料覆盖物60通常在电极卷筒50已用电解质浸渍后插入。如上述由多孔分离器隔开的电极薄片10及20安置于电绝缘膜40上且在压力下经受热处理(层压)。所得带卷成包含一层电绝缘膜40的卷筒50，且电极薄片10及20的长度以相反方向安置于该电绝缘膜40上且相对于彼此位移电极1及2的宽度的一半且在其间安置有多孔分离器30。
为获得电极卷筒，电极薄片接触电极12延伸超出位于所得带的相反末端的最末端电极。一个接触电极12藉由将其围绕带的中心电极13卷绕而连接至中心电极13。另一接触电极形成卷筒外表面且将电极卷筒50外表面连接至外周电极14。此设计提供与外周电极14的可靠电接触且有助于密封多组件电容器的内部。电极薄片的远程电极与由例如石墨箔片的导电碳材料制成的接触电极12形成接触。
中心电极13及外周电极14由例如铝及其合金的金属管材制成，且例如塑料的电绝缘材料覆盖物60自电极卷筒的两个端面插入中心电极与外周电极之间。通常电绝缘材料的覆盖物60在电极卷筒50已用电解质浸渍后插入。覆盖物60与成卷电极卷筒50端面边缘之间的接触用例如基于环氧树脂的化合物密封。
电极1及2藉由在电极薄片聚合物框架上化学及/或电化学沉积在添加或不添加溶剂下藉由超音波分散以1∶1与1∶2之间的电极材料与电解质重量比在有机电解质(离子性流体)中制备的上述电极混合物分散液，随后真空处理如上制备之分散液来获得。
电极的带正电荷工作部分的电化学活性表面材料藉由在化学及/或电化学制程中向包含例如数层碳纳米管及活性碳黑的复合电极混合物中添加诸如镁、银、镍及铅的金属或例如氧化镁及氢氧化镍的金属化合物或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子来获得。
电极的带负电荷工作部分的电化学活性表面材料藉由在化学及/或电化学制程中向包含例如数层碳纳米管及活性碳黑的复合电极混合物中添加例如锌或铁的金属或例如氢氧化锌、氢氧化铁及二氧化铅的金属化合物或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子来获得。
本发明电化学电容器特定实施例中电化学活性材料之前述化学及/或电化学处理可在浓度为1至30质量％的硫酸或磷酸水溶液中进行，在有机酸及无机酸的钾盐、钠盐或铵盐(例如碱金属或铵或错合化合物的硫酸盐、氯化物、氟化物、磷酸盐、二磷酸盐、乙酸盐、酒石酸盐及甲酸盐)水溶液或非水性溶液中进行，以及在浓度为1至70质量％的碱的水溶液或水-有机溶液中进行。
添加改质电极的带正电荷及负电荷工作部分的表面层结构及组成的金属、其化合物或氧化还原聚合物可改良电极及电容器整体的效能特征，诸如由可逆氧化还原反应引起之能量输出生长、工作电压较高及涂层的机械性质得到改良。然而金属、其化合物或氧化还原聚合物含量不应超过某一限度，而且若超过，则会引起电化学活性层的强度下降。该限度在各特定情形中以实验确定。
有机电解质藉由以下方式添加：在卷绕前将有溶剂或无溶剂的有机电解质气溶胶分散体涂覆于点解薄片，或在卷绕制程期间浸渍复合电极材料及多孔分离器30，或在超临界CO2条件下预先浸渍复合电极材料，或将卷成卷筒50的多组件电容器置于电解质浴槽中，或在超临界CO2条件下浸渍卷成卷筒50的多组件电容器之复合电极材料及多孔分离器30。
用于浸渍电极卷筒50的电解质为有机电解质，亦即基于例如四氟硼酸四烷基铵或四氟硼酸二烷基咪唑于例如乙腈之有机溶剂中的有机盐溶液，或为包含例如氯化锌的无机盐于例如乙腈之有机溶剂中的混合电解质，或为无机电解质，例如钾碱水溶液。电极卷筒50在真空室中例如在10Pa残余压力下以电解质浸渍。
电化学电容器可包含一个电极薄片或若干个平行电极薄片10及20。经电解质浸渍的一个电极薄片或若干个电极薄片10及20可置于平行六面体形外壳中。
如上所述组装的电化学电容器可备用于即刻使用。为改良电化学电容器能量特征，其应在30至65℃范围内高温下，较佳在60℃下操作。电化学电容器以相对高的电流以恒定电流模式充电。个别电化学电容器以并串行电路连接成电池组，此可达成由电容器累积的电荷的最佳能量及功率输出。
此外，与最近的现有技术不同，该电化学电容器与具有碳电极且使用双层电荷累积机制的广为周知的电化学电容器或使用可逆氧化还原反应的化学电流源相比，以大致相等的材料成本改良特定特征(比能量输出、能量密度、电流密度、比功率、比电荷及电压)。这有助于达成发展具有可实行特定特征得电化学电容器的所主张目标，所具有的特定特征使其成为在技术上适合且经济的使用选择。
本发明多组件电化学电容器可行性利用以下实例说明：
实施例1
组装三组件电容器。测量尺寸为80×45mm2的电极由总重量0.140g且比率为1∶1∶1的活性FAS及藉由在含有二茂铁的催化剂上进行苯热解获得的UNT碳及添加至其中的ASCG硅胶的混合物制成。球磨机研磨20分钟且以10W超音波源初步处理碳材料于乙醇中的溶液10分钟后，将其以气溶胶分散体涂覆于GF-D石墨箔片。相邻电极间隔5mm。电极以由孔隙率为11.7％且厚度为23μm的四层轨迹膜组成的分离器隔开。将电极及膜用EMIM BF4(默克公司(Merck))离子性流体浸渍。图5展示50mV/sec之充电-放电速率下的循环电压-电流图。基于CVA数据计算得到之特定参数如下：充电电压dU＝9V，C＝0.4℉；E充电＝每公斤活性电极材料重量47.7W.hr，且E放电＝每公斤活性电极材料重量32.2W.hr，且效率＝67.6％。
实施例2
组装60组件电容器。测量尺寸为200×85mm2的电极由比率为2∶2∶1的活性碳(椰树基底)及藉由在含有二茂铁的催化剂上进行甲苯热加获得的UNT及添加至其中的碳黑制成。球磨机研磨20分钟且以10W超音波源初步处理碳材料于乙醇中的溶液10分钟后，将其以气溶胶分散体于GF-D石墨箔片上涂覆成厚140μm层。电极材料重46.8g。相邻电极间隔5mm。电极以由孔隙率为11.7％且厚度为23μm的四层轨迹膜组成的多孔分离器隔开。电极及膜以电解质1 M KOH溶液浸渍。当基于电压及电流随时间之相关性的数据计算特定参数时，所储存能量为每公斤活性电极物质2.7W.hr。
实施例3
组装单元件电容器。测量尺寸为40×40mm2的电极由比率为1∶1的活性PFT及藉由在含有钴及钼的催化剂上进行甲烷热解获得的UNT碳的混合物制成，在阳极上沉积有Pb且在阴极上沉积有PbO2。以10W超音波源初步处理碳材料于乙醇中的溶液10分钟后，将其以气溶胶分散体于GF-D石墨箔片上涂覆成厚80μm之层。电极材料重115mg。电极以由孔隙率为11.7％且厚度为23μm的一层轨迹膜组成的多孔分离器隔开。电极及膜以电解质4.7M硫酸水溶液浸渍。当以2V电压充电时，电容器储存的能量为每公斤活性电极物质27.7W.hr。
实施例4
组装15组件电容器。量测尺寸为40×85mm2的电极由比率为5∶1的活性PFT-O及藉由在含有钴及钼的催化剂上进行甲烷热解获得的UNT碳制成，其中添加有20％GSM-2石墨。球磨机研磨20分钟且以10W超音波源初步处理碳材料于乙醇中的溶液10分钟后，将其以气溶胶分散体于不织聚丙烯薄片上涂覆成厚90μm之层。电极材料重1.1g且安置于GF-D石墨箔片长度上。相邻电极之间的距离为5mm。电极以由孔隙率为11.7％且厚度为23μm的两层轨迹膜组成的多孔分离器隔开。将电极及膜用电解质EMIM BF4(默克公司(Merck))离子性流体浸渍。当基于电压及电流随时间的相关性数据计算特定参数时，累积的放电能量为在45V电极充电电压下每公斤活性电极物质41W.hr且在60V电极充电电压下每公斤活性电极物质107W.hr。放电时比功率为在45V电极充电电压下每公斤活性电极物质13.5kW且在60V电极充电电压下每公斤活性电极物质14.3kW。

Claims (28)

1.一种多组件电化学电容器，其包含至少一层电绝缘膜及连续安置于其上且由多孔离子渗透性分离器间隔开的交替相反极性电极薄片，电极薄片及多孔分离器卷成卷筒，电极薄片中的每一个为不织聚合物材料基材，不织聚合物材料基材具有高孔隙率且具备至少一个电极附接于其一侧或两侧或以含有金属或其化合物或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子的电化学活性层的形式嵌埋于该基材中，相反极性电极薄片的电极由不同类型的纳米结构碳材料制成，纳米结构碳材料之一具有最大可能比表面积及相对低的电导率，且第二纳米结构材料具有相对大的比表面积及相对高的电导率，该电容器进一步包含适于连接于中心及外周电极的接触电极。
2.如权利要求1所述的电容器，其中基材由在电解质中无化学及电化学活性的电子渗透性及离子渗透性材料制成。
3.如权利要求1所述的电容器，其中数层碳纳米管用作一种纳米结构材料，及活性碳、活性碳黑、金属浸渍的碳及基于诸如Ti、B及Si之金属的碳化物的纳米多孔材料。
4.如权利要求1所述的电容器，其中电极薄片的正电极的材料含有诸如镁、汞、银及镍的金属、诸如二氧化镁、氢氧化镁、氧化汞、氧化银、氧化铅、硫酸铅、氢氧化镍及氧化锂钴的金属化合物的纳米尺寸粒子，且负电极的材料含有诸如锌、铅、镉、铁及锂的金属及诸如氢氧化锌、氯化锌、硫酸铅、氢氧化镉及氢氧化铁的金属化合物的纳米尺寸粒子。
5.如权利要求1所述的电容器，其中与该电绝缘膜接触的电极薄片安置成其电化学活性层自该电绝缘膜面向上，且下一电极薄片位移至其电化学活性层宽度的一半，电极薄片的电化学活性层彼此面对且由多孔离子渗透性分离器间隔开。
6.如权利要求1所述的电容器，其中电极薄片的电极连续附接于该基材。
7.如权利要求1所述的电容器，其中卷筒的外表面由接触电极连接至外周电极，卷筒置于由金属管材制成的外周电极中，该外周电极的端面具备覆盖物。
8.一种制造多组件电化学电容器的方法，其包含制备含有不同类型纳米结构碳材料电极混合物，该纳米结构碳材料之一具有最大比表面积及相对低的电导率，且另一纳米结构碳材料具有相对大的比表面积及相对高的电导率；藉由将电极混合物涂覆于由具有高孔隙率的不织聚合物材料制成的基材上或将该电极混合物嵌埋于该基材中制造相反极性电极薄片；在该基材上产生含有金属或其化合物或氧化还原聚合物的纳米尺寸粒子的电化学活性层；在至少一层电绝缘膜上连续安置由多孔离子渗透性分离器隔开的相反极性电极薄片；将该层围绕中心电极卷成卷筒；将该卷筒外表面连接至外周电极；及用电解质浸渍该卷筒。
9.如权利要求8所述的方法，其中卷筒的外表面藉由接触电极连接至外周电极，接触电极形成插入外周电极中的卷筒的外表面，该外周电极的端面在卷筒以电解质浸渍后以由电绝缘材料制成的覆盖物封闭。
10.如权利要求9所述的方法，其中中心及外周电极由铝及其合金管材制成且覆盖物由塑料制成。
11.如权利要求8所述的方法，其中数层碳纳米管用作一种纳米结构碳材料，且活性碳、活性碳黑、金属浸渍碳及基于诸如Ti、B及Si的金属碳化物的纳米多孔碳材料用作另一纳米结构碳材料。
12.如权利要求11所述的方法，其使用藉由热解气态烃及氢气混合物所产生且测量尺寸为5至50nm、比表面积为500至1,000m2/g且比电导率为10至100Sm/cm的数层碳纳米管。
13.如权利要求12所述的方法，其中热解气态烃及氢气的混合物在维持在650至900℃的温度范围内及0.1至1.0MPa压力范围内进行，使用基于钴及钼的化合物作为催化剂，且使用天然气或丙烷或丁烷或乙烯作为该气态烃。
14.如权利要求11所述的方法，其使用藉由热解芳族烃及醇的化合物所产生的数层碳纳米管。
15.如权利要求14所述的方法其中热解芳族烃及醇的混合物在维持在650至900℃温度范围内及0.1至1.0MPa压力范围内进行，使用基于铁及镍及氧化镁的化合物作为催化剂，使用苯及甲苯作为芳族烃，且使用乙醇作为醇。
16.如权利要求12到权利要求15任一项权利要求所述的方法，其中数层碳纳米管在超临界条件下经受氧化剂、超音波及水进一步处理。
17.如权利要求11所述的方法，其进一步使用藉由湿式形成合成单体，随后在600至1,000℃温度下进行碳化及高温蒸气活化所产生的活性碳。
18.如权利要求11所述的方法，其进一步使用由硼、钛及硅碳化物在600至1,200℃温度下用氯气进一步进行高温热化学处理所获得的纳米多孔碳材料。
19.如权利要求11所述的方法，其中电极混合物藉由在球磨机中以1∶3至3∶1比率混合数层碳纳米管及活性碳来制备，产生测量尺寸为约10至100nm的晶粒，将其转移至典型筛孔尺寸为100nm筛网上，且用超音波处理，以使电极混合物具有最高均匀性。
20.如权利要求8所述的方法，其中电极薄片的正电极由诸如镁、汞、银及镍金属及诸如二氧化镁、氢氧化镁、氧化汞、氧化银、氧化铅、硫酸铅、氢氧化镍及氧化锂钴金属化合物的纳米尺寸粒子制造，且负电极由诸如锌、铅、镉、铁及锂金属及诸如氢氧化锌、氯化锌、硫酸铅、氢氧化镉及氢氧化铁金属化合物的纳米尺寸粒子制造。
21.如权利要求8所述的方法，其中电极薄片藉由将电极混合物藉由超音波分散于有机溶剂中的悬浮液涂覆于基材来制造。
22.如权利要求8所述的方法，其中使用异丙醇或乙醇作为有机溶剂。
23.如权利要求8所述的方法，其中电极混合物以粉末形式在静电力作用下涂覆于基材。
24.如权利要求8所述的方法，其中所得电极薄片在电极混合物涂覆于其上后安置于诸如石墨箔片的接触电极上且加热至120℃与150℃之间的温度且在0.5至1.0MPa压力下压制。
25.如权利要求8所述的方法，其中由一至四层构成的多孔分离器为由聚合物膜制造的厚3至5um、孔隙率为20至40％且孔隙尺寸为0.05至0.1um的轨迹膜，或为厚10um且密度为15至40mg/cm2的诸如聚丙烯的不织聚合物材料薄片，或为由聚苯并咪唑制造的厚10至15um、经电解质浸渍且含有3至10质量份电解质的离子渗透性聚合物膜。
26.如权利要求8所述的方法，其中用于浸渍卷筒的电解质为有机电解质，该有机电解质包含于乙腈、碳酸丙二酯或甲酰胺中含有基于铵或咪唑的阳离子及包括四氟硼酸根、六氟磷酸根或三氟甲磺酰亚胺或双三氟甲磺酰亚胺或参(五氟乙基)三氟磷酸根的阴离子的有机盐溶液，或为诸如钾碱水溶液的无机电解质。
27.如权利要求8或权利要求26所述的方法，其中卷筒在真空室中在10Pa残余压力下浸渍于电解质中。
28.如权利要求8所述的方法，其中若干平行电极薄片卷成卷筒且置放于呈平行六面体或圆柱体形式的外壳中。
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