CN105869904A - 双电层电容器的低电阻电极及其制备方法 - Google Patents

双电层电容器的低电阻电极及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及双电层电容器的低电阻电极及其制备方法，本发明的特征在于，包括：贯通型铝片；多个第一中空型突出部件，以向贯通型铝片的一侧突出的方式形成；多个第二中空型突出部件，以向贯通型铝片的另一侧突出的方式形成；导电性粘结剂层，分别涂敷于贯通型铝片的一侧面和另一侧面；第一活性物质片，借助导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的一侧面；以及第二活性物质片，借助导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的另一侧面。

Description

双电层电容器的低电阻电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及双电层电容器的低电阻电极及其制备方法，尤其涉及当在用于双电层电容器的电极的铝片形成多个贯通孔时，防止铝片的表面积损失，来增加铝片和活性物质片之间的接触面积，从而可以实现低电阻电极的双电层电容器的低电阻电极及其制备方法。
背景技术
双电层电容器(EDLC；Electric Double Layer Capacitor)通过具有可逆性的物理吸附现象来储存电能，即使反复进行充电和放电，也不会对寿命产生大的影响，目前适用于在智能手机、混合动力汽车、电动汽车或光伏发电中所应用的储能装置领域。虽然这种双电层电容器具有优秀的功率密度，但由于能量密度低，因此需要开发用于改善这些问题的电极材料。
韩国登录特许第1166148号(专利文献1)涉及具有利用光刻技术形成的立体图案结构的铝集电体(current collector)的制备方法。根据在专利文献1中公开的铝集电体的制备方法，首先对铝箔集电体进行清洗，之后在氮氛围进行干燥。干燥结束之后，在干燥的铝箔集电体的表面涂敷感光液并进行干燥，使感光液选择性地曝光来得到固化。
在固化结束之后，向曝光的铝集电体播撒显像液，选择性地去除未曝光的感光液，之后，使剩余的感光液彻底固化，来在铝集电体上形成图案。在形成完图案之后，将两个碳素板分别作为相向的电极，将形成有图案的铝集电体设置于两个碳素板之间，并施加交流电源，来在电解液中对铝集电体进行一次蚀刻。
在一次蚀刻结束之后，对经蚀刻的铝集电体进行干燥。在对铝集电体进行的干燥结束之后，将两个碳素板作为相向的电极，将经一次蚀刻之后干燥过的铝集电体设置于两个相向的电极之间，来实施二次蚀刻。在二次蚀刻结束之后，对经二次蚀刻的铝箔进行清洗后进行干燥。
如专利文献1所述，以往的双电层电容器的电极利用光刻工序来在铝集电体形成图案，即多个贯通孔，来增加铝集电体与活性物质之间的接触面积，从而改善能量密度。
如专利文献1所述，当在用于以往的双电层电容器的电极的铝集电体形成多个贯通孔时，存在与贯通孔在铝集电体的总面积中的所占面积相应地导致铝集电体的表面积损失的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国登录特许第1166148号(登录日期：2012年07月10日)
发明内容
本发明用于解决上述的问题，本发明的目的在于，提供双电层电容器的低电阻电极及其制备方法，即，当在用于双电层电容器的电极的铝片形成多个贯通孔时，防止铝片的表面积损失，来增加铝片和活性物质片之间的接触面积，从而可以实现低电阻电极。
本发明的双电层电容器的低电阻电极的特征在于，包括：贯通型铝片，以相互隔开的方式形成有多个贯通孔；多个第一中空型突出部件，以与上述贯通孔相连通的方式从贯通型铝片延伸并向贯通型铝片的一侧突出而成；多个第二中空型突出部件，以分别与上述多个第一中空型突出部件相隔开的方式形成，并以与上述贯通孔相连通的方式从贯通型铝片延伸并向贯通型铝片的另一侧突出而成；导电性粘结剂层，分别涂敷于上述贯通型铝片的一侧面和另一侧面；第一活性物质片，以填埋上述多个第一中空型突出部件的方式借助上述导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的一侧面；以及第二活性物质片，以填埋上述多个第二中空型突出部件且通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件来与第一活性物质片相连接的方式借助上述导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的另一侧面。
本发明的双电层电容器的低电阻电极的制备方法的特征在于，包括：将在一侧面和另一侧面分别形成有多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件的贯通型铝片卷绕于第一辊来进行准备的步骤；将第一活性物质片卷绕于第二辊子来进行准备的步骤；将第二活性物质卷绕于第三辊子来进行准备的步骤；使上述第一活性物质片位于上述贯通型铝片的一侧面的上侧，使上述第二活性物质片位于上述贯通型铝片的另一侧面的下侧，并且分别向冲压部移送贯通型铝片、第一活性物质片及第二活性物质片的步骤；在向上述冲压部移送的贯通型铝片的一侧面和另一侧面分别抛撒导电性粘结剂，来形成导电性粘结剂层的步骤；以及借助导电性粘结剂层使第一活性物质片和第二活性物质片分别粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面，以使得第一活性物质片和第二活性物质片分别通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件相连接的方式利用冲压部对第一活性物质片和第二活性物质片一同进行加压的步骤。
本发明的双电层电容器的低电阻电极及其制备方法具有如下优点，当在使用于双电层电容器的电极的铝片形成多个贯通孔时，防止铝片的表面积损失，来增加铝片和活性物质片之间的接触面积，从而可以实现低电阻电极。
附图说明
图1为本发明的适用于双电层电容器的低电阻电极的剖视图。
图2为表示在图1所示的贯通型铝片粘结活性物质片之前的状态的剖视图。
图3为表示图1所示的低电阻电极的另一实施例的剖视图。
图4为从另一侧面观察图2所示的贯通型铝片的后视图。
图5为从一侧面观察图2所示的贯通型铝片的俯视图。
图6为表示图2所示的第一中空型突出部件的各种实施例的表。
图7为表示本发明的适用于双电层电容器的低电阻电极的制备方法的工序流程图。
图8为表示本发明的适用于双电层电容器的高密度电极的制备所使用的活性碳的特性的表。
图9为简要表示本发明的适用于双电层电容器的低电阻电极的制备装置的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的双电层电容器的低电阻电极及其制备方法的实施例进行说明如下。
如图1及图2所示，本发明的双电层电容器的低电阻电极包括：贯通型铝片10、第一活性物质片20及第二活性物质片30。
在贯通型铝片10以相互隔开的方式形成有多个贯通孔11a、12a，并包括多个第一中空型突出部件11、多个第二中空型突出部件12及导电性粘结剂层13。多个第一中空型突出部件11以分别与多个贯通孔11a相连通的方式从贯通型铝片10延伸，并向贯通型铝片10的一侧突出而成，多个第二中空型突出部件12以分别与多个第一中空型突出部件12相隔开的方式形成，并以与贯通孔12a相连通的方式从贯通型铝片10延伸并向贯通型铝片10的另一侧突出而成。导电性粘结剂层13分别涂敷于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b，改善贯通型铝片10的第一活性物质片20和第二活性物质片30的粘结力，从而改善等效串联电阻特性。第一活性物质片20以填埋上述多个第一中空型突出部件11的方式借助上述导电性粘结剂层13粘结于贯通型铝片10的一侧面10a，第二活性物质片30以填埋多个第二中空型突出部件12且通过多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12来与第一活性物质片20相连接的方式借助导电性粘结剂层13粘结于贯通型铝片10的另一侧面10b。
对具有上述结构的本发明的双电层电容器的低电阻电极的结构进行详细说明如下。
如图1、图2及图4所示，贯通型铝片10以相互隔开的方式形成有多个贯通孔11a、12a，并分别使得型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b被贯通。这种多个贯通孔11a、12a的直径D1、D3为50μm至100μm。形成有多个贯通孔11a、12a的贯通型铝片10的厚度T1为10μm至50μm，可以使用纯度为99.20％至99.99％的来实现适用于双电层电容器的电极的低电阻。其中，图1为对图9所示的“Aa”部分进行放大的剖视图，图2所示的贯通型铝片10表示图4所示的“A-A”线剖视图。
如图2及图4所示，分别利用针或锥子等末端尖锐的圆筒柱部件(未图示)、椭圆柱部件(未图示)及四角柱部件(未图示)中的一种，在贯通型铝片10的一侧面10a或另一侧面10b对贯通型铝片10加压并穿孔，由此在贯通型铝片10形成多个贯通孔11a、12a，多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12以分别与多个贯通孔11a、12a相连通的方式从贯通型铝片10延伸并突出而成。如图6所示，多个贯通孔11a、12a借助圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种来形成圆筒形、椭圆形及四角形中的一种。其中，图6为表示第一中空型突出部件11的各种实施例的表，由于如图6所示的第一中空型突出部件11的各种实施例同样适用于第二中空型突出部件12，因此省略对第二中空型突出部件12的各种实施例的图示和说明。
例如，利用末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种，沿着朝向贯通型铝片10的一侧面10a的方向对贯通型铝片10加压并穿孔，由此在贯通型铝片10形成多个贯通孔11a，并且多个第一中空型突出部件11借助贯通型铝片10的延展性，从贯通孔11a延伸并向铝片10的一侧突出而成。在此情况下，如图6所示，多个贯通孔11a根据圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件来形成圆筒形、椭圆形、四角形中的一种。
如图6所示，多个贯通孔11a根据圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件来形成圆筒形、椭圆形、四角形中的一种形状。例如，在利用圆筒柱部件的情况下，多个贯通孔11a形成圆筒形，如同Y1行，在利用椭圆柱部件的情况下，多个贯通孔11a形成椭圆形，如同Y3行。在利用四角柱部件的情况下，多个贯通孔11a形成四角形，如同Y2行，X3列所记载的第一中空型突出部件11表示X1列所记载的第一中空型突出部件11的立体图。
利用末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种，沿着朝向贯通型铝片10的另一侧面10b的方向对贯通型铝片10加压并穿孔，由此在贯通型铝片10形成多个贯通孔12a，并且多个第二中空型突出部件12借助贯通型铝片10的延展性，从贯通孔11a延伸并向贯通型铝片10的另一侧突出而成。在此情况下，如图6所示，多个贯通孔12a如同图6所示的贯通孔11a，根据圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件来形成圆筒形、椭圆形、四角形中的一种。
这种多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12分别借助末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种，形成一个以上的突出毛刺(extrude burr)部件11b、11c、11d、12b、12c、12d。例如，如图4所示，第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12分别形成一个突出毛刺部件11b、12b或形成两个以上的突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d。即，一个贯通型铝片10由第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12混合形成，上述第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12分别由一个突出毛刺部件11b、12b形成或分别由两种以上的突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d形成。如图6所示的第一中空型突出部件11，在贯通孔11a形成如同Y2行及Y3行中的四角形或椭圆形的情况下，第一中空型突出部件11可由四个突出毛刺部件11b、11c、11d、11e形成，第一中空型突出部件11的形成方式同样适用于第二中空型突出部件12。在此情况下，在图6所示的表中，X1列表示两个突出毛刺部件11b、11c形成于第一中空型突出部件11的实施例，X2列表示三个或四个突出毛刺部件11b、11c、11d、11e形成于第一中空型突出部件11的实施例，X3列表示X1列所示的第一中空型突出部件11的立体图。并且，图1表示图6的X1列和Y1行所示的形成有分别具有两个突出毛刺部件11b、11c、12b、12c的第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12的本发明的双电层电容器的低电阻电极的剖视图。
一个以上的突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d以分别从贯通孔11a、12a延伸的方式相隔开地以一体化方式形成于贯通型铝片10，突出毛刺部件的高度T2、T3分别达到2μm至70μm。例如，如图2及图4所示，突出毛刺部件11b、12b的高度T2、T3为以贯通型铝片10的一侧面10a或另一侧面10b为基准的最大高度，多个突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d表示以贯通型铝片10的一侧面10a或另一侧面10b为基准，分别以相互分离的状态使高度达到2μm以上。如上所述，多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12分别以具有一个以上的突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d的方式形成，从而增加贯通型铝片10的表面积。例如，在利用圆筒形柱部件形成第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12时，形成具有均匀直径D1、D3的圆筒形贯通孔11a、12a，并且由以使得第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12的一侧或另一侧的内径D2、D4等于或小于直径D1、D3的方式形成的突出毛刺部件11b、12b形成第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12，从而进一步增加贯通型铝片10的表面积。
若在贯通型铝片10形成有第一中空型突出部件11和第二中空型突出部件12，则如图3所示，分别在贯通型铝片10、多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12的表面形成用于埋入导电性粘结剂层13的凹凸面10c。凹凸面10c更增加贯通型铝片10的表面积，导电性粘结剂层13不仅均匀地分散于贯通型铝片10，而且均匀地分散于多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12的表面，从而使多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12粘结于贯通型铝片10。其中，表面为贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b，并包括多个第一中空型突出部件11的内周面和外周面及多个第二中空型突出部件12的内周面和外周面。
导电性粘结剂层13使用公知的导电性粘结剂材质，如图5所示，使导电性粘结剂13a以抛撒的状态涂敷于贯通型铝片10的一侧面10a，并且如图5所示，贯通型铝片10的另一侧面10b也与贯通型铝片10的一侧面10a一样，使导电性粘结剂13a以抛撒的状态涂敷于贯通型铝片10的另一侧面10b。若以分别抛撒于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b的状态涂敷导电性粘结剂13a，则导电性粘结剂13a(图5所示)借助为了在贯通型铝片10粘结第一活性物质片20和第二活性物质片30而进行加压的力，在贯通型铝片10的表面均匀地展开，并形成导电性粘结剂层13。导电性粘结剂层13在贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b均匀地展开，来改善贯通型铝片10、第一活性物质片20及第二活性物质片30的粘结面积，从而降低等效串联电阻特性，可以实现适用于双电层电容器的电极的低电阻。
如图1及图2所示，通过分别反复执行两次以上的辊压方法，以使得第一活性物质片20和第二活性物质片30通过多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12来相连接的方式一同向贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b加压，从而以导电性粘结剂层13介于贯通型铝片10与第一活性物质片20之间、导电性粘结剂层13介于贯通型铝片10与第二活性物质片30之间的方式使第一活性物质片20和第二活性物质片30粘结于贯通型铝片10，当反复执行两次以上的辊压方法时，通过最后一次实施的辊压法来被加压的第一活性物质片20的厚度T4和第二活性物质片30的厚度T5分别比通过第一次实施的辊压法来被加压的第一活性物质片20的厚度T6和第二活性物质片30的厚度T7(图7所示)薄2％至30％。
通过分别反复执行两次以上的辊压方法，一同朝向贯通型铝片10对第一活性物质片20和第二活性物质片30加压，使得第一活性物质片20和第二活性物质片30粘结于贯通型铝片10，从而防止因用于使第一活性物质片20和第二活性物质片30粘结于贯通型铝片10的加压力使得多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12的外形发生变形或因对第一活性物质片20和第二活性物质片30加压而导致贯通孔11a、12a被堵塞等的损伤，并且可防止等效串联电阻特性下降，可实现具有低电阻的电极。
例如，本发明的双电层电容器的低电阻电极通过利用如图7所示的冲压部140反复执行两次辊压方法来形成。
在第一次实施的辊压方法中，以小于最后一次实施的辊压方法的压力来对第一活性物质片20和第二活性物质片30加压，从而使第一活性物质片20和第二活性物质片30分别粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b。即，第一活性物质片20和第二活性物质片30分别借助较小的压力粘结于贯通型铝片10，防止多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12因压力而导致外形变形。如上所述，第一次实施的辊压方法使第一活性物质片20和第二活性物质片30的一部分分别填充于第一中空型突出部件11或第二中空型突出部件12，由此防止因所施加的压力大于在第一次实施辊压方法中所需的压力而可能会导致的第一中空型突出部件11或第二中空型突出部件12的外形变形。
当第二次实施的辊压为最后一次实施的辊压时，在最后一次实施的辊压方法中，以压力大于第一次实施的辊压方法中的压力的方式加压，从而使第一活性物质片20和第二活性物质片30分别粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b。即使在最后一次实施的辊压方法中以压力大于第一次实施的辊压方法的压力的方式加压，也因第一活性物质片20和第二活性物质片30的一部分已经分别填充于第一中空型突出部件11或第二中空型突出部件12，因此可防止第一中空型突出部件11或第二中空型突出部件12的外形变形。最后一次实施的辊压方法以比第一次实施的辊压方法中所施加的压力大的压力，一同对第一活性物质片20和第二活性物质片30加压，使得在使第一活性物质片20和第二活性物质片30填充于多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12的状态下，使第一活性物质片20和第二活性物质片30填充于多个贯通孔11a、12a来相连接。
通过最后一次实施的辊压方法，第一活性物质片20和第二活性物质片30填充于多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12，从而使第一活性物质片20和第二活性物质片30以第一活性物质片20和第二活性物质片30分别与多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12的内周面或外周面相粘结的状态填充于多个贯通孔11a、12a，增加与贯通型铝片10相接触的面积，来防止等效串联电阻特性下降，从而可以实现具有低电阻的电极。这种第一活性物质片20和第二活性物质片30分别由相同的活性物质材质形成，并以使厚度T4、T5比厚度T6、T7薄2％至30％左右的方式加压而成，从而可以增加接触面积，来制备具有低电阻的电极，并且，第一活性物质片20的厚度T4和第二活性物质片30的厚度T5分别为100μm至500μm。其中，使用活性碳作为活性物质材质，并使用平均粒径为1μm至10μm、比表面积为1200m2/g至2200m2/g的活性碳。
参照附图对具有上述结构的本发明的双电层电容器的低电阻电极的制备方法进行说明如下。
本如图5至图9所示，发明的双电层电容器的低电阻电极的制备方法首先将一侧面和另一侧面分别形成有多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件的贯通型铝片卷绕于第一辊来进行准备(步骤S10)。在对第一辊子110进行准备时，将第一活性物质片卷绕于第二辊子来进行准备(步骤S20)，并将第二活性物质片30卷绕于第三辊子130来进行准备(步骤S30)。若第一辊子110、第二辊子120及第三辊子130分别准备完毕，则使第一活性物质片20位于贯通型铝片10的一侧面10a的上侧，并使第二活性物质片30位于贯通型铝片10的另一侧面10b的下侧，并且分别向冲压部140移送贯通型铝片10、第一活性物质片20及第二活性物质片30(步骤S40)。在向冲压部140移送贯通型铝片10之前，分别在向冲压部140移送的贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b抛撒导电性粘结剂13a，来形成导电性粘结剂层13(步骤S50)。
若分别向冲压部140移送形成有导电性粘结剂层13的贯通型铝片10、第一活性物质片20及第二活性物质片30，则使第一活性物质片20和第二活性物质片30分别借助导电性粘结剂层13与贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b相粘结，并以使第一活性物质片20和第二活性物质片30通过多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12相连接的方式利用冲压部140对第一活性物质片20和第二活性物质片30一同加压(步骤S60)，之后，通过公知的干燥工序进行干燥，来制备本发明的双电层电容器的低电阻电极。
在上述步骤中，在将贯通型铝片10卷绕于第一辊来进行准备的步骤S10中，对于贯通型铝片10，借助末端尖锐的圆筒柱部件(未图示)、椭圆柱部件(未图示)及四角柱部件(未图示)中的一种，通过在贯通型铝片10一侧面10a或另一侧面10b向贯通型铝片10加压并穿孔，由此在贯通型铝片10形成多个贯通孔11a、12a，并且使多个第一中空型突出部件11或多个第二中空型突出部件12以分别与多个贯通孔11a、12a相连通地从贯通型铝片10延伸并突出的方式与贯通型铝片10形成为一体。
形成于贯通型铝片10的多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12以分别向贯通型铝片10的一侧或另一侧突出，即，向第一方向或第二方向突出的方式形成，第一方向为朝向贯通型铝片10的一侧面10a的方向，第二方向为与第一方向相反的方向，是指朝向贯通型铝片10的另一侧面10b的方向。
若多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12形成于贯通型铝片10，则如图3所示，可通过利用电解蚀刻液的交流电解蚀刻((alternative current(AC)electrolytic etching)方法，以填埋导电性粘结剂层13的方式分别在贯通型铝片10、多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12的表面形成凹凸面10c。电解蚀刻液包含6M至7M(摩尔浓度)的盐酸、浓度为7000～10000质量ppm的AlCl3·6H2O及3M至5M(摩尔浓度)的硫酸，使得凹凸面10c形成于贯通型铝片10的表面附近。电解蚀刻液设定盐酸的浓度为6M至7M(摩尔浓度)，并设定硫酸的浓度为3M至5M，从而防止在贯通型铝片10中急剧蚀刻，将AlCl3·6H2O的浓度设定为7000～10000质量ppm是为了防止所形成的凹凸面10c太深，使得凹凸面10c形成于贯通型铝片10的表面附近。
凹凸面10c形成于贯通型铝片10的表面附近，用于更加增大表面积，导电性粘结剂层13不仅均匀地分散于贯通型铝片10，而且均匀地分散于多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12的表面，来使多个第一中空型突出部件11及多个第二中空型突出部件12粘结于贯通型铝片10。其中，表面为贯通型铝片10的一侧10a和另一侧面10b，并包括多个第一中空型突出部件11的内周面和外周面及多个第二中空型突出部件12的内周面和外周面。当导电性粘结剂层13沿着凹凸面10c均匀地粘结时，这种凹凸面10c使第一活性物质片20和第二活性物质片30被填埋于凹凸面10c，从而可在贯通型铝片10、第一活性物质片20或第二活性物质片30进行接触时，改善等效串联电阻特性并实现高容量。
在将第一活性物质片20卷绕于第二辊子12来准备的步骤(步骤S20)和将第二活性物质片30卷绕于第三辊子130来准备的步骤(步骤S30)中，第一活性物质片20和第二活性物质片30分别使用相同的活性物质材质，活性物质材质由60重量百分比至80重量百分比的电极材料和20重量百分比至40重量百分比的粘度调节剂形成，使得活性物质材质的粘度达到5000cps至10000cps(centi Poise)。第一活性物质片20和第二活性物质片30分别维持上述的粘度，从而在第一活性物质片20和第二活性物质片30具有规定粘度的状态下被移送，并粘结于贯通型铝片10，从而改善第一活性物质片20和第二活性物质片30的粘结力。其中，电极材料包含85重量百分比至95重量百分比的活性碳、3重量百分比至8重量百分比的导电剂及2重量百分比至7重量百分比的粘结剂，粘度调节剂包含30重量百分比至60重量百分比的乙醇和40重量百分比至70重量百分比的纯水。其中，活性碳通过对利用水热合成方法来制成的碳粒子粉末进行活性化处理来制备而成。活性化处理通过在以重量百分比(wt％)的比例达到1：2至1：3的方式混合碳粒子粉末和混合碱并进行干燥之后，在氮气氛的管状炉(tube furnace)中，以600℃至1000℃的温度进行热处理来执行，上述混合碱以重量百分比的比例达到1：9至1：12的方式混合NaOH和KOH而成。
对活性碳的制备方法进行具体说明如下，首先，制备利用公知的水热合成方法来制成的碳粒子粉末。使用公知的原料作为碳粒子粉末，使用沥青焦(pitch coke)、椰子皮或生物材料作为原料，生物材料使用土豆淀粉、松树果实或玉米等。若碳粒子粉末制备完毕，则对碳粒子粉末进行活性化处理。活性化处理方法如下，首先，使碳粒子粉末在混合碱溶液中真空浸渍30分钟至2小时后，搅拌10小时至15小时，从而对碳粒子粉末和混合碱进行混合。
若碳粒子粉末与混合碱相混合，则在利用公知的过滤器进行过滤后，在100℃至130℃的温度下进行10至15小时的真空干燥。若结束真空干燥，则在氮气氛下的管状炉中以600℃至1000℃的温度进行30分钟至1小时30分钟的热处理，来实现活性化。若结束活性化，则利用蒸馏水对混合有混合碱的碳粒子粉末进行1至10次的反复清洗，之后进行干燥来制备活性碳。
当制备活性碳时，包含NaOH和KOH的混合碱在活性碳形成基于NaOH和KOH的两种大小的气孔(pore)。即，K离子和Na离子因大小互不相同且活性化工作的差异而在活性碳形成不同大小的气孔。例如，与通过Na离子的活性化来形成的气孔相比，K离子形成既窄又深的气孔，与通过K离子的活性化来形成的气孔相比，Na离子形成既宽又浅的气孔。
如图8所示，在以重量百分比达到1：9的方式固定NaOH和KOH的状态下，当以碳化物和混合碱的重量百分比的比例分别达到1：2、1：2.3、1：2.6及1：3的方式实验时，活性碳的比表面积增加。如这种实验的实施例，在混合碱中增加KOH的重量百分比的情况下，如图8所示，活性碳的比表面积从1200m2/g增加至2200m2/g，从而可以使用平均粒径为1μm至10μm的活性碳。即，即使在平均粒径小的情况下，活性碳的比表面积增加，从而增加活性碳的单位体积的容量，由此增加活性碳和贯通型铝片10之间的接触面积，最终可以制备具有低等效串联电阻特性的低电阻的第一活性物质片20和第二活性物质片30。
如图6所示，在以重量百分比达到1：9的方式固定NaOH和KOH的状态下，当以碳化物和混合碱的重量百分比的比例分别达到1：3、1：2.6、1：2.3及1：2的方式实验时，残留于活性碳的金属杂质变少。例如，当通过借助Na离子所形成的气孔对活性碳进行清洗时，如图8所示，使得去除金属杂质的效果得到了改善。其中，在对活性碳进行清洗后所残留的金属杂质有Ni或K等。
像这样，根据碳化物和混合碱之比，活性碳可呈现出比表面积增加的情况和金属杂质减少的情况一同出现的状态，但根据活性碳的使用目的，在选择最佳的碳化物和混合碱之比的情况下，可增加单位体积的容量，并减少金属杂质的残留量。
如图9所示，在抛撒导电性粘结剂13a来形成导电性粘结剂层13的步骤(步骤S50)中，借助位于第一辊110和冲压部140之间，并以相互隔开的方式配置的作为公知技术的一对喷嘴头150或喷雾器(未图示)以如图5所示的方式抛撒作为公知材质的导电性粘结剂13a，来形成导电性粘结剂层13。如图5所示，一对喷嘴头150为了分别抛撒导电性粘结剂13a而由多个喷嘴(未图示)排列成一列，一对喷嘴头150中的一个配置于贯通型铝片10的一侧面10a的上侧，一对喷嘴头150中的另一个配置于贯通型铝片10的另一侧面10b的下侧，并在贯通型铝片10抛撒并涂敷导电性粘结剂13a来形成导电性粘结剂层13。
若在贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b分别抛撒导电性粘结剂13a来形成导电性粘结剂层13，则向冲压部140移送贯通型铝片10，并借助导电性粘结剂层13，使第一活性物质片20和第二活性物质片30分别粘结于上述贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b。其中，被抛撒的导电性粘结剂层13可借助由冲压部140向第一活性物质片20和第二活性物质片30施加的力来在贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b均匀地展开，从而改善贯通型铝片10、第一活性物质片20及第二活性物质片30之间的粘结力，改善等效串联电阻特性，并可以实现本发明的双电层电容器的低电阻电极。
如图7所示，在利用冲压部140对第一活性物质片20和第二活性物质片30一同加压的步骤(步骤S60)中，首先，若向一对第一冲压辊141移送第一活性物质片20、第二活性物质片30及贯通型铝片10，则以使得第一活性物质片20和第二活性物质片30分别借助导电性粘结剂层13粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b的方式利用一对第一冲压辊141以第一压力对第一活性物质片20和第二活性物质片30一同进行第一次加压(步骤S61)。
若向一对第二冲压辊142移送已进行对第一活性物质片20和第二活性物质片30的第一次加压的贯通型铝片10，则以使得已进行第一次加压的第一活性物质片20和第二活性物质片30分别通过多个第一中空型突出部件11和多个第二中空型突出部件12相连接的方式利用一对第二冲压辊142来以大于第一压力的第二压力对第一活性物质片20和第二活性物质片30一同进行第二次加压(步骤S62)。其中，以使粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b的第一活性物质片20和第二活性物质片30的厚度T4、T5比借助第一压力来被加压而粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b的第一活性物质片20和第二活性物质片30的厚度T6、T7(图7所示)薄2％至30％的方式以第二压力进行加压。
如图7所示，上述的第一压力借助作为一对第一冲压辊141之间的隔开距离的间隔M1来设定，如图7所示，第二压力借助作为一对第二冲压辊142之间的隔开距离的间隔M2来设定。即，一对第一冲压辊141以分别向第一活性物质片20和第二活性物质片30分别施加第一压力的方式以间隔M1隔开配置，使第一活性物质片20的厚度达到厚度T6，并且使第二活性物质片30的厚度达到厚度T7。一对第二冲压辊142以分别向第一活性物质片20和第二活性物质片30施加第二压力的方式以间隔M2隔开配置，使第一活性物质片20的厚度达到厚度T4，并且使第二活性物质片30的厚度达到厚度T5，从而使第一活性物质片20和第二活性物质片30的厚度T4、T5比厚度T6、T7薄2％至30％。其中，厚度T6、T7具有相同的厚度，厚度T4、T5也具有相同的厚度。
以相比于进行第一次加压的第一活性物质片20的厚度T6和第二活性物质片30的厚度T7薄2％至30％的方式进行第二次加压的第一活性物质片20的厚度T4和第二活性物质片30的厚度T5在一对第一冲压辊141之间的间隔M1与一对第二冲压辊142之间的间隔M2的间隔之差M3+M4中产生。即，第一压力和第二压力借助设置于冲压部140的一对第一冲压辊141的隔开距离M1和一对第二冲压辊142的隔开距离M2来设定，第一压力与第二压力之差在一对第一冲压辊141的隔开距离M1与一对第二冲压辊142的隔开距离M2之差M3+M4中产生。例如，随着所设定的隔开距离M1与间隔M2+M3+M4相同，第一活性物质片20的厚度T4和第二活性物质片30的厚度T5以相比于厚度T6、T7薄2％至30％的方式形成，从而容易实现具有低电阻的电极。其中，隔开距离M1、M2分别表示一对第一冲压辊141或一对第二冲压辊142的配置间隔。
如上所述，根据本发明的双电层电容器的低电阻电极及其制备方法，当在使用于双电层电容器的电极的铝片形成多个贯通孔时，防止铝片的表面积损失，来增加铝片和活性物质片之间的接触面积，从而可以体现低电阻电极。
本发明的双电层电容器的低电阻电极及其制备方法可适用于双电层电容器的制造产业领域。

Claims (18)

1.一种双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，包括：
贯通型铝片，以相互隔开的方式形成有多个贯通孔；
多个第一中空型突出部件，以与上述贯通孔相连通的方式从贯通型铝片延伸并向贯通型铝片的一侧突出而成；
多个第二中空型突出部件，以分别与上述多个第一中空型突出部件相隔开的方式形成，并以与上述贯通孔相连通的方式从贯通型铝片延伸并向贯通型铝片的另一侧突出而成；
导电性粘结剂层，分别涂敷于上述贯通型铝片的一侧面和另一侧面；
第一活性物质片，以填埋上述多个第一中空型突出部件的方式借助上述导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的一侧面；以及
第二活性物质片，以填埋上述多个第二中空型突出部件且通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件来与第一活性物质片相连接的方式借助上述导电性粘结剂层粘结于贯通型铝片的另一侧面。
2.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，在上述贯通型铝片以相互隔开的方式形成有多个贯通孔，上述多个贯通孔以使铝片的一侧面和另一侧面分别贯通的方式形成，上述多个贯通孔的直径分别为50μm至100μm。
3.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，上述贯通型铝片的厚度为10μm至50μm，纯度为99.20％至99.99％。
4.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，分别利用末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种，在贯通型铝片的一侧面或另一侧面对贯通型铝片加压并穿孔，由此在贯通型铝片形成多个贯通孔，上述多个第一中空型突出部件和上述多个第二中空型突出部件以分别与多个贯通孔相连通的方式从贯通型铝片延伸并突出而成，上述贯通孔借助圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种来形成圆筒形、椭圆形及四角形。
5.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，上述多个第一中空型突出部件和上述多个第二中空型突出部件分别是借助末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种由一个以上的突出毛刺部件形成的。
6.根据权利要求5所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，上述一个以上的突出毛刺部件以分别从贯通孔延伸的方式相互隔开地以一体化方式形成于贯通型铝片，上述一种以上的突出毛刺部件的高度分别为2μm至70μm。
7.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，在上述贯通型铝片、多个第一中空型突出部件及多个第二中空型突出部件分别在表面形成有用于填埋导电性粘结剂层的凹凸面，上述表面为贯通型铝片的一侧面和另一侧面，并包括上述多个第一中空型突出部件的内周面和外周面及多个第二中空型突出部件的内周面和外周面。
8.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，通过分别反复执行两次以上的辊压方法，以使得上述第一活性物质片和上述第二活性物质片通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件来相连接的方式一同向贯通型铝片的一侧面和另一侧面加压，使上述第一活性物质片和上述第二活性物质片粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面，当反复执行两次以上的辊压方法时，通过最后一次实施的辊压法来被加压的第一活性物质片的厚度和第二活性物质片的厚度分别比通过第一次实施的辊压法来被加压的第一活性物质片的厚度和第二活性物质片的厚度薄2％至30％。
9.根据权利要求1所述的双电层电容器的低电阻电极，其特征在于，上述第一活性物质片和上述第二活性物质片分别由相同的活性物质材质形成，厚度分别为100μm至500μm，使用活性碳作为上述活性物质材质，上述活性碳的平均粒径为1μm至10μm，比表面积为1200m2/g至2200m2/g。
10.一种双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，包括：
将在一侧面和另一侧面分别形成有多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件的贯通型铝片卷绕于第一辊来进行准备的步骤；
将第一活性物质片卷绕于第二辊子来进行准备的步骤；
将第二活性物质片卷绕于第三辊子来进行准备的步骤；
使上述第一活性物质片位于上述贯通型铝片的一侧面的上侧，使上述第二活性物质片位于上述贯通型铝片的另一侧面的下侧，并且分别向冲压部移送贯通型铝片、第一活性物质片及第二活性物质片的步骤；
在向上述冲压部移送的贯通型铝片的一侧面和另一侧面分别抛撒导电性粘结剂，来形成导电性粘结剂层的步骤；以及
借助导电性粘结剂层使第一活性物质片和第二活性物质片分别粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面，以使得第一活性物质片和第二活性物质片分别通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件相连接的方式利用冲压部对第一活性物质片和第二活性物质片一同加压的步骤。
11.根据权利要求10所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，在将上述贯通型铝片卷绕于第一辊子来进行准备的步骤中，对于贯通型铝片，借助末端尖锐的圆筒柱部件、椭圆柱部件及四角柱部件中的一种，通过在贯通型铝片的一侧面或另一侧面加压并穿孔，由此在贯通型铝片形成多个贯通孔，并且使多个第一中空型突出部件或多个第二中空型突出部件以分别与多个贯通孔相连通地从贯通型铝片延伸并突出的方式与贯通型铝片形成为一体。
12.根据权利要求11所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，上述多个第一中空型突出部件和上述多个第二中空型突出部件以分别向贯通型铝片的一侧或另一侧突出的方式形成。
13.根据权利要求11所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，若上述多个第一中空型突出部件和上述多个第二中空型突出部件分别形成于贯通型铝片，则通过利用电解蚀刻液的交流电解蚀刻方法来分别在上述贯通型铝片、多个第一中空型突出部件及多个第二中空型突出部件的表面形成用于填埋导电性粘结剂层的凹凸面，上述电解蚀刻液包含摩尔浓度为6M至7M的盐酸、浓度为7000～10000质量ppm的AlCl3·6H2O及摩尔浓度为3M至5M的硫酸，上述表面为贯通型铝片的一侧和另一侧面，并包括上述多个第一中空型突出部件的内周面和外周面及多个第二中空型突出部件的内周面和外周面。
14.根据权利要求10所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，在将上述第一活性物质片卷绕于第二辊子来进行准备的步骤和将上述第二活性物质片卷绕于第三辊子来进行准备的步骤中，上述第一活性物质片和上述第二活性物质片分别使用相同的活性物质材质，上述活性物质材质包含60重量百分比至80重量百分比的电极材料和20重量百分比至40重量百分比的粘度调节剂，上述活性物质材质的粘度为5000cps至10000cps。
15.根据权利要求14所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，上述电极材料包含85重量百分比至95重量百分比的活性碳、3重量百分比至8重量百分比的导电剂及2重量百分比至7重量百分比的粘结剂，上述活性碳通过对利用水热合成方法来制成的碳粒子粉末进行活性化处理来制备而成，上述活性化处理通过在以重量百分比的比例达到1：2至1：3的方式混合碳粒子粉末和混合碱并进行干燥之后，在氮气氛的管状炉中，以600℃至1000℃的温度进行热处理来执行，上述混合碱以重量百分比的比例达到1：9至1：12的方式混合NaOH和KOH而成。
16.根据权利要求14所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，上述粘度调节剂包含30重量百分比至60重量百分比的乙醇和40重量百分比至70重量百分比的纯水。
17.根据权利要求10所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，
利用冲压部对上述第一活性物质片和第二活性物质片一同加压的步骤包括：
以使得第一活性物质片和第二活性物质片分别借助导电性粘结剂粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面的方式利用一对第一冲压辊来以第一压力对第一活性物质片和第二活性物质片一同进行第一次加压的步骤；以及
以使得已进行第一次加压的上述第一活性物质片和第二活性物质片分别通过多个第一中空型突出部件和多个第二中空型突出部件相连接的方式利用一对第二冲压辊以大于第一压力的第二压力对第一活性物质片和第二活性物质片一同进行第二次加压的步骤，
上述第一压力借助一对第一冲压辊的隔开距离来设定，上述第二压力借助一对第二冲压辊的隔开距离来设定。
18.根据权利要求17所述的双电层电容器的低电阻电极的制备方法，其特征在于，在进行上述第二次加压的步骤中，以使粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面的第一活性物质片和第二活性物质片的厚度比借助第一压力来被加压而粘结于贯通型铝片的一侧面和另一侧面的第一活性物质片和第二活性物质片的厚度薄2％至30％的方式以第二压力进行加压。
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