CN105869906A - 双电层电容器的高密度电极及其制备方法 - Google Patents

双电层电容器的高密度电极及其制备方法 Download PDF

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CN105869906A CN201610072984.3A CN201610072984A CN105869906A CN 105869906 A CN105869906 A CN 105869906A CN 201610072984 A CN201610072984 A CN 201610072984A CN 105869906 A CN105869906 A CN 105869906A
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李文秀
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Abstract

本发明涉及双电层电容器的高密度电极及其制备方法，其特征在于，双电层电容器的高密度电极包括：贯通型铝片；多个第一中空型突出部件，向贯通型铝片的一侧突出；多个第二中空型突出部件，向贯通型铝片的另一侧突出；第一活性物质片，粘结于贯通型铝片的一侧面；以及第二活性物质片，粘结于贯通型铝片的另一侧面。

Description

双电层电容器的高密度电极及其制备方法
技术领域
本发明涉及双电层电容器的高密度电极及其制备方法，尤其涉及如下双电层电容器的高密度电极及其制备方法，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，由此可实现高密度电极。
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，之后在氮气氛进行干燥。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。
先行技术文献
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
本发明的目的在于，为了解决上述的问题而提供如下双电层电容器的高密度电极及其制备方法，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，由此可实现高密度电极。
本发明的双电层电容器的高密度电极，其特征在于，包括：贯通型铝片，以相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；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，以填埋上述多个第一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粘结于贯通型铝片的另一侧面。
本发明的双电层电容器的高密度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来进行准备的步骤；将第二活性物质片卷绕于第三辊来进行准备的步骤；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，并且分别将贯通型铝片、第一活性物质片及第二活性物质片移送到冲压部的步骤；以及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与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一同加压的步骤。
本发明的双电层电容器的高密度电极及其制备方法具有如下优点：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，来增加铝片与活性物质片之间的接触面积，由此可实现高密度电极。
附图说明
图1为适用于本发明的双电层电容器的高密度电极的剖视图。
图2为示出在图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为从另一侧面观察图2所示的贯通型铝片的后视图。
图4为示出图2所示的第一中空型突出部件的各种实施例的表。
图5为示出适用于本发明的双电层电容器的高密度电极的制备方法的工序流程图。
图6为示出适用于本发明的双电层电容器的高密度电极的活性碳的特性的表。
图7为简要示出适用于本发明的双电层电容器的高密度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高密度电极及其制备方法的实施例进行说明。
如图1及图2所示，本发明的双电层电容器的高密度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。
贯通型铝片10以相互隔开的方式形成多个贯通孔11a、12a，并设置有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。多个第一中空型突出部件11分别以与多个贯通孔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，多个第二中空型突出部件12分别与多个第一中空型突出部件12相隔开，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。第一活性物质20以填埋上述多个第一中空型突出部件12的方式粘结于贯通型铝片10的一侧面10a，第二活性物质片30以填埋上述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相连接的方式粘结于贯通型铝片10的另一侧面10b。
如下对具有上述结构的本发明的双电层电容器的高密度电极的结构进行更详细的说明。
如图1至图3所示，贯通型铝片10以相互隔开的方式形成多个贯通孔11a、12a，上述多个贯通孔11a、12a以使得贯通型铝片10的一侧面10a和另一侧面10b被贯通的方式形成。上述这种多个贯通孔11a、12a的直径D1、D3分别为50μm至100μm。形成有多个贯通孔11a、12a的上述贯通型铝片10的厚度T1为10μm至50μm，通过使用纯度为99.20％至99.99％的贯通型铝片10，来改善电阻率特性，由此改善本发明的适用于高密度电极的电特性。在此情况下，图1为放大表示图7的“Aa”部分的剖视图，图2所示的贯通型铝片10表示图3所示的“A-A”线剖视图。
如图2及图3所示，分别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分别利用如针或锥子的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相连接的方式从贯通型铝片10延伸并突出而成。如图4所示，上述多个贯通孔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型、椭圆形及四边形中的一种。在此情况下，图4为示出第一中空型突出部件11的多种实施例的表，由于如图4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，因而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4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、四边形中的一种。
如图4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、四边形中的一种形状。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形成四边形，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4所示，多个贯通孔12a如同图4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、四边形中的一种。
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3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形成或分别由两个以上的突出毛刺部件11b、11c、11d、12b、12c、12d形成。如同图4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行中的四边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4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4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高密度电极的剖视图。
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，各个突出毛刺部件的高度T2、T3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的表面积来实现具有高密度的电极。
如图1及图2所示，第一活性物质片20和第二活性物质片30通过分别反复执行两次以上的辊压方法，从而以向贯通型铝片10的一侧面10a和贯通型铝片10的另一侧面10b同时进行加压的方式粘结于贯通型铝片的一侧面10a和贯通型铝片的另一侧面10b，使得上述第一活性物质片20与上述第二活性物质片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，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方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方法来被加压的厚度(未图示)薄2％至30％。
第一活性物质片20和第二活性物质片30分别执行两次以上的辊压方法，来同时加压于贯通型铝片10而进行粘结，从而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的外形因用于粘结第一活性物质片20和第二活性物质片30的加压力而变形，或者防止贯通孔11a、12a由此被堵塞等的损失现象，并防止等效串联电阻特性降低的现象，从而可实现高密度电极。
例如，本发明的双电层电容器的高密度电极通过利用图7所示的冲压部140反复执行两次以上的辊压方法而成。
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的一侧面和贯通型铝片10的另一侧面。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，由此防止所施加的压力大于在第一次实施的辊压方法中所所需的压力而可能会导致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。
在第二次实施的辊压方法为最后一次实施的辊压方法的情况下，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的一侧面和贯通型铝片10的另一侧面。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中的压力的方式加压，由于第一活性物质片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，使第一碳纳米纤维电极片20和第二碳纳米纤维电极片30填充于多个贯通孔11a、12a来相连接。
借助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，来在粘结于各个内周面或外周面的状态下填充于多个贯通孔11a、12a，由此可增加每单位体积的重量比，从而可实现高密度，并且，增加与贯通型铝片10相接触的面积，由此可防止等效串联电阻特性降低。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，通过以使厚度T4、T5薄相当于2％至30％的方式进行加压而成，从而可通过物理方法制备具有高密度的电极，厚度T4、T5分别为100μm至500μm。在这里，活性物质的材质使用活性碳，并使用平均粒径为1至10μm，且比表面积为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高密度电极的制备方法说明如下。
如图5及图7所示，在本发明的双电层电容器的高密度电极的制备方法中，首先将在一侧面10a和另一侧面10b分别形成有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的贯通型铝片10卷绕于第一辊110来进行准备，(步骤S10)。在对第一辊110进行准备时，将第一活性物质片20卷绕于第二辊120来进行准备(步骤S20)，将第二活性物质片30卷绕于第三辊130来进行准备(步骤S30)。若第一辊110、第二辊120和第三辊130分别准备完毕，则使上述第一活性物质片20位于贯通型铝片10的一侧面10a的上侧，使上述第二活性物质片30位于贯通型铝片10的另一侧面10b的下侧，并且分别将贯通型铝片10、第一活性物质片20和第二活性物质片30移送到冲压部140(步骤S40)。若贯通型铝片10、第一活性物质片20和第二活性物质片30分别被移送到冲压部140，则使第一活性物质片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和贯通型铝片10的另一侧面10b，并使得第一活性物质片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相连接的方式利用冲压部140对上述第一活性物质片20与第二活性物质片30一同加压(步骤S50)，之后，通过公知的干燥工序，制备本发明的双电层电容器的高密度电极。
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。
在使第一活性物质片20卷绕于第二辊120来进行准备的步骤(步骤S20)和使第二活性物质片30卷绕于第三辊130来进行准备的步骤(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，活性物质材质的粘度为5000至10000cps(centi Poise)。第一活性物质片20和第二活性物质片30分别通过维持上述的粘度，来使第一活性物质片20和第二活性物质片30在具有一定程度的粘度的状态下被移送，从而粘结于贯通型铝片10，由此改善第一活性物质片20和第二活性物质片30的粘结力。在这里，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和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。在这里，活性碳通过对利用水热合成方法制备的碳粒子粉末进行活性化处理来制备而成。活性化处理以使碳粒子粉末与混合碱的重量百分比之比成为1：2至1：3的方式进行混合来干燥之后，在氮气氛的管式炉(tube furnace)中以600℃至1000℃温度进行热处理来执行，混合碱以使NaOH与KOH的重量百分比之比成为1：9至1：12的方式进行混合。
若具体说明活性碳的制备方法，则首先，制备利用公知的水热合成方法制备而成的碳粒子粉末。碳粒子粉末使用公知的原料，原料使用沥青焦(pitch coke)、椰子壳或生物物质，生物物质使用土豆淀粉、红松果实或玉米等。若制备了碳粒子粉末，则对碳粒子粉末进行活性化处理。在活性化处理中，首先，在混合碱溶液中使碳粒子粉末真空浸渍30分钟至2小时之后，搅拌10至15小时来混合碳粒子粉末和混合碱。
若碳粒子粉末和混合碱完成混合，则利用公知的过滤器进行过滤之后，在100℃至130℃温度下，真空干燥10至15小时。若干燥结束，则在氮气氛的管式炉(tube furnace)中，以600℃至1000℃温度热处理30分钟至1小时30分钟来进行活性化。若活性化结束，则用蒸馏水将混合有混合碱的碳粒子粉末反复清洗1至10次之后进行干燥，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离子的大小互不相同，且因活性化动作的差异，在活性碳形成互不相同的大小的气孔(pore)。例如，K离子形成比利用Na离子的活性化形成的气孔窄且深的气孔，Na离子形成比利用K离子的活性化形成的气孔宽且浅的气孔。
如图6所示，在将NaOH与KOH的重量百分比之比固定为1：9的状态下，使碳化物与混合碱的重量百分比之比转变为1：2、1：2.3、1：2.6及1：3来在进行实验时使活性碳的比表面积增加。如这种实验的实施例中所述，在混合碱中的KOH的重量百分比增加的情况下，如图6所示，活性碳的比表面积从1200m2/g增加至2200m2/g，从而可使用平均粒径为1μm至10μm的活性碳。即，活性碳即使平均粒径小，比表面积也增加，由此增加每活性碳的每体积容量，从而实现高密度电极。
如图6所示，在将NaOH与KOH的重量百分比之比固定为1:9的状态下，使碳化物和混合碱的重量百分比之比转换为1：3、1：2.6、1：2.3及1：2，来在进行实验时，使残留于活性碳的金属杂质减少。例如，当由利用Na离子形成的气孔清洗活性碳时，如图6所示，改善金属杂质去除效果。其中，在清洗活性碳之后残留的金属杂质有Ni或K等。
像这样，活性碳的比表面积增加和金属杂质减少现象根据碳化物与混合碱之比呈现相反的状态，但在根据活性碳的使用目的选择最佳的碳化物与混合碱之比的情况下，可增加每体积容量，并减少金属杂质的残留量。
如图7所示，在同时用冲压部140对第一活性物质片20和第二活性物质片30进行加压的步骤S50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和贯通型铝片10，则利用一对第一冲压辊141同时以第一压力对第一活性物质片20和第二活性物质片30进行第一次加压，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的一侧面和贯通型铝片10的另一侧面(步骤S51)。
若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被移送到一对第二冲压辊142，则以使得已进行第一次加压的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来以大于第一次加压的第二压力对第一活性物质片20和第二活性物质片30一同进行二次加压(步骤S52)。在此情况下，以使粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和贯通型铝片10的另一侧面10b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比借助第一压力加压来被加压而粘结于贯通型铝片10的一侧面10a和贯通型铝片10的另一侧面10b的第一活性物质片20和第二活性物质片30的厚度(未图示)薄2％至30％的方式以第二压力进行加压。
如图7所示，前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的厚度T4和第二活性物质片30的厚度T5比厚度T6、T7薄2％至30％。在此情况下，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由设置于冲压部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，由此可容易实现具有高密度的电极。在此情况下，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。
若以使第一活性物质片20和第二活性物质片30的厚度T4、T5变薄2％至30％的方式同时进行加压，来使第一活性物质片20与第二活性物质片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，则第一活性物质片20和第二活性物质片30利用公知的干燥工序干燥，从而制备本发明的双电层电容器的高密度电极。
为了进一步改善贯通型铝片10、第一活性物质片20和第二活性物质片30的粘结力，本发明的双电层电容器的高密度电极使用导电性粘结剂。导电性粘结剂使用公知的材质，以在分别抛撒于贯通型铝片10的一侧面10a或贯通型铝片10的另一侧面10b的状态涂敷之后，利用一对冲压辊140对第一活性物质片20和第二活性物质片30加压，使第一活性物质片20和第二活性物质片30借助导电性粘结剂更加牢固地粘结于贯通型铝片10，来制备本发明的双电层电容器的高密度电极。
如上所述，根据本发明的双电层电容器的高密度电极及其制备方法，当在用于双电层电容器的电极中所使用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，由此可实现高密度电极。
本发明的双电层电容器的高密度电极及气的制备方法可适用于双电层电容器的制造产业领域。

Claims (16)

1.一种双电层电容器的高密度电极，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；
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，以填埋上述多个第一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高密度电极，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，上述多个贯通孔分别以使得铝片的一侧面和另一侧面贯通的方式形成，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高密度电极，其特征在于，上述贯通型铝片的厚度为10μm至50μm。
4.根据权利要求1所述的双电层电容器的高密度电极，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型、椭圆型及四边形中的一种。
5.根据权利要求1所述的双电层电容器的高密度电极，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高密度电极，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，上述一个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高密度电极，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方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方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％。
8.根据权利要求1所述的双电层电容器的高密度电极，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，上述第一活性物质片和上述第二活性物质片的厚度分别为100μm至500μm，上述活性物质的材质为活性碳，上述活性碳的平均粒径为3μm至5μm，上述活性碳的比表面积为1200m2/g至2200m2/g。
9.一种双电层电容器的高密度电极的制备方法，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来进行准备的步骤；
将第二活性物质片卷绕于第三辊来进行准备的步骤；
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，并且分别将贯通型铝片、第一活性物质片及第二活性物质片移送到冲压部的步骤；以及
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一同加压的步骤。
10.根据权利要求9所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，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。
11.根据权利要求10所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，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。
12.根据权利要求9所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，其特征在于，在将上述第一活性物质片卷绕于第二辊来进行准备的步骤和在将上述第二活性物质片卷绕于第三辊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。
13.根据权利要求12所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，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制备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，在氮气氛的管式炉中，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。
14.根据权利要求12所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，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。
15.根据权利要求9所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，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；
以使得已进行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来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。
16.根据权利要求15所述的双电层电容器的高密度电极的制备方法，其特征在于，在进行上述二次加压的步骤中，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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