DE102009043368A1 - Elektrochemischer Kondensator, der Rutheniumoxid-Elektroden enthält - Google Patents

Elektrochemischer Kondensator, der Rutheniumoxid-Elektroden enthält Download PDF

Info

Publication number
DE102009043368A1
DE102009043368A1 DE102009043368A DE102009043368A DE102009043368A1 DE 102009043368 A1 DE102009043368 A1 DE 102009043368A1 DE 102009043368 A DE102009043368 A DE 102009043368A DE 102009043368 A DE102009043368 A DE 102009043368A DE 102009043368 A1 DE102009043368 A1 DE 102009043368A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particles
electrode
electrochemical capacitor
oxide
ruthenium oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102009043368A
Other languages
English (en)
Inventor
Jessica M. West Bay Smith
Lee Shinaberger
Bob Knopsnyder
Gang Tempe Ning
Bharat Rawal
Dirk Dreissig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Avx Components Corp
Original Assignee
AVX Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVX Corp filed Critical AVX Corp
Publication of DE102009043368A1 publication Critical patent/DE102009043368A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/04—Electrodes or formation of dielectric layers thereon
    • H01G9/042—Electrodes or formation of dielectric layers thereon characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54—Electrolytes
    • H01G11/58—Liquid electrolytes
    • H01G11/62—Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66—Current collectors
    • H01G11/68—Current collectors characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Kondensator, der eine elektrochemische Zelle enthält, die Rutheniumoxidelektroden und einen wässrigen Elektrolyten, der eine polyprotische Säure (z.B. Schwefelsäure) enthält, umfasst, wird bereitgestellt. Insbesondere enthalten die Elektroden jeweils ein Substrat, das mit einem Metalloxidfilm beschichtet ist, der aus einer Kombination von Rutheniumoxid und anorganischen Oxidteilchen (z.B. Aluminiumoxid, Siliciumdioxid usw.) gebildet ist. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, glauben wir, dass die anorganischen Oxidteilchen die Protonenübertragung (z.B. Protonenerzeugung) in dem wässrigen Elektrolyten verstärken können, wobei hydratisierte anorganische Oxidkomplexe (z.B. [Al(HO)]bis [Al(HO)(OH)]) entstehen. Das anorganische Oxid wirkt also als Katalysator, um Wasser sowohl zu absorbieren als auch reversibel in Protonen und molekular gebundene Hydroxidbrücken zu spalten. Da die Anionen (z.B. Sulfat- und Hydrogensulfat-Ionen) in dem Elektrolyten nicht in der Koordinationssphäre der gebildeten Aquakomplexe gebunden sind, behindern sie nicht die Kondensation dieser Komplexe, die erforderlich ist, um die zusätzliche Kapazität über den potentiellen Bereich zu erreichen. Infolgedessen werden die Ionenladungen getrennt gehalten, und der chemische Vorgang kann Pseudokapazität erzeugen. Dies kann wiederum zu einer Erhöhung der Ladungsdichte und Kapazität der Elektrode führen.

Description

  • Elektrochemische Kondensatoren sind Vorrichtungen, die elektrische Energie an der Grenzfläche zwischen einer ionenleitenden Elektrolytphase und einem elektronenleitenden Elektrodenmaterial speichern. In den letzten Jahren hat sich Rutheniumoxid (RuO2) wegen seiner hohen Kapazität und seines geringen Widerstands als ausgezeichnetes Material für Elektroden mit hoher Energiedichte erwiesen. Die ausgezeichnete Kapazität von Rutheniumoxid ist vermutlich auf die Fähigkeit des Rutheniums, leicht von einer Oxidationsstufe in eine andere überzugehen, und die Protonenmobilität zwischen den Oxid- und Hydroxidstellen in hydratisiertem Rutheniumoxid zurückzuführen. Insbesondere ist die Pseudokapazität, die an der Grenzfläche zwischen RuO2 und dem Elektrolyten auftritt, vermutlich das Ergebnis der leichten Absorption von ionischen Spezies auf der Oberfläche des RuO2-Elektrodenmaterials. Ein Problem, dem man bei solchen Kondensatoren häufig begegnet, ist jedoch die Beschränkung auf die maximale Kapazität, die erreicht werden kann. Zum Beispiel wurde auf der Grundlage der Annahme, das an jedem exponierten O-Atom ein Wasserstoffion adsorbiert werden kann, abgeschätzt, dass eine Ladungsdichte von 200 mC/cm2 und eine maximale beobachtete spezifische Kapazität von 380 F/g erreicht werden können (siehe US-Patent Nr. 5,875,092 ; Jow et al.). Dennoch besteht ein Bedürfnis nach elektrochemischen Kondensatoren, die noch höhere Kapazitätswerte erreichen können.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein elektrochemischer Kondensator offenbart, der eine elektrochemische Zelle umfasst. Die Zelle umfasst eine erste und eine zweite Elektrode und einen wässrigen Elektrolyten, der sich zwischen den Elektroden befindet und eine polyprotische Säure umfasst. Jede der Elektroden umfasst ein mit einem Metalloxidfilm beschichtetes Substrat. Der Metalloxidfilm umfasst Rutheniumoxid und anorganische Oxidteilchen.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine elektrisch leitfähige Elektrode offenbart, die ein mit einem Metalloxidfilm beschichtetes Metallsubstrat umfasst, wobei der Metalloxidfilm Rutheniumoxid und Teilchen, die Aluminiumoxid enthalten, umfasst. Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung einer Elektrode eines elektrochemischen Kondensators offenbart. Das Verfahren umfasst das Beschichten eines Metallsubstrats mit einer Vorstufenlösung, wobei die Vorstufenlösung eine Rutheniumoxidvorstufe und Teilchen, die Aluminiumoxid enthalten, umfasst. Das beschichtete Substrat wird getempert, so dass die Rutheniumoxidvorstufe oxidiert wird.
  • Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden ausführlicher dargelegt.
  • Im Rest der Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnung ist eine vollständige und nacharbeitbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich ihrer besten Realisierung für den Fachmann insbesondere dargelegt; dabei ist:
  • 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Kondensators.
  • Bei mehrfacher Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung und der Zeichnung sollen diese dieselben oder analoge Merkmale oder Elemente der Erfindung repräsentieren.
  • Der Fachmann sollte sich darüber im Klaren sein, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen ist und die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht einschränken soll, wobei diese breiteren Aspekte in der beispielhaften Konstruktion verkörpert sind.
  • Allgemein gesagt betrifft die vorliegende Erfindung einen Kondensator, der eine elektrochemische Zelle enthält, die Rutheniumoxidelektroden und einen wässrigen Elektrolyten, der eine polyprotische Säure (z. B. Schwefelsäure) enthält, umfasst. Insbesondere enthalten die Elektroden jeweils ein Substrat, das mit einem Metalloxidfilm beschichtet ist, der aus einer Kombination von Rutheniumoxid und anorganischen Oxidteilchen (z. B. Aluminiumoxid, Siliciumdioxid usw.) gebildet ist. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, glauben wir, dass die anorganischen Oxidteilchen die Protonenübertragung (z. B. Protonenerzeugung) in dem wässrigen Elektrolyten verstärken können, wobei hydratisierte anorganische Oxidkomplexe (z. B. [Al(H2O)6]3+ bis [Al2(H2O)8(OH)2]4+) entstehen. Das anorganische Oxid wirkt also als Katalysator, um Wasser sowohl zu absorbieren als auch reversibel in Protonen und molekular gebundene Hydroxidbrücken zu spalten. Da die Anionen (z. B. Sulfat- und Hydrogensulfat-Ionen) in dem Elektrolyten nicht in der Koordinationssphäre der gebildeten Aquakomplexe gebunden sind, behindern sie nicht die Kondensation dieser Komplexe, die erforderlich ist, um die zusätzliche Kapazität über den potentiellen Bereich zu erreichen. Infolgedessen werden die Ionenladungen getrennt gehalten, und der chemische Vorgang kann Pseudokapazität erzeugen. Dies kann wiederum zu einer Erhöhung der Ladungsdichte und Kapazität der Elektrode führen.
  • Das Substrat kann irgendeines aus einer Vielzahl unterschiedlicher elektrisch leitfähiger Materialien umfassen, wie Tantal, Niob, Aluminium, Nickel, Hafnium, Titan, Kupfer, Silber, Stahl (z. B. Edelstahl), Legierungen davon (z. B. elektrisch leitfähige Oxide) usw. Titanmetalle sowie Legierungen davon sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet. Die geometrische Konfiguration des Substrats kann im Allgemeinen variieren, wie dem Fachmann wohlbekannt ist, wie in Form eines Behälters, Bechers, Folie, Blech, Sieb usw. Der Flächeninhalt des Substrats kann im Bereich von etwa 0,05 bis etwa 5 cm2, in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 bis etwa 3 cm2 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 bis etwa 2 cm2 liegen.
  • Das in dem Metalloxidfilm verwendete Rutheniumoxid kann eine Vielzahl von Formen annehmen, wie in der Technik bekannt ist. Zum Beispiel kann das Rutheniumoxid eine amorphe oder kristalline Morphologie haben und wasserfrei oder wasserhaltig sein. In einer besonderen Ausführungsform ist das Rutheniumoxid zum Beispiel kristallin. Um die Fähigkeit der Faradayschen Reaktion, im gesamten Volumen der Elektrode stattzufinden, zu erhöhen, ist es dennoch häufig wünschenswert, dass das Rutheniumoxid in dem Metalloxidfilm in einer wasserhaltigen Form vorliegt (d. h. RuO2·xH2O, wobei x größer ist als 0, wie 1, 2 oder 3). Verschiedene Abscheidungstechniken können eingesetzt werden, um Rutheniumoxid auf das Substrat aufzutragen. Zu den geeigneten Techniken gehören zum Beispiel die reaktive Kathodenzerstäubung, metallorganisches chemisches Aufdampfen (MOCVD), Laserstrahlverdampfen, chemisches Niedertemperatur-Aufdampfen, physikalisches Aufdampfen (PVD), galvanische Beschichtung, Lackierung, Sol-Gel-Abscheidung usw. Weitere geeignete Techniken sind in den US-Patenten Nr. 5,358,889 (Emesh et al.), 5,600,535 (Jow et al.), 5,875,092 (Jow et al.), 5,963,417 (Anderson et al.), 6,025,020 (Chen et al.), 6,133,159 (Vaartstra et al.), 6,383,363 (Jow et al.) sowie den US-Patentanmeldungen Veröffentlichungsnummer 2003/0107852 (Chen) und 2007/0271751 (Weidman) beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Unabhängig von der besonderen gewählten Abscheidungstechnik ist es häufig wünschenswert, eine Rutheniumoxidvorstufe, die oxidiert oder in anderer Weise zersetzt ist, zur Bildung des gewünschten Rutheniumoxids zu verwenden. Die Vorstufe kann zum Beispiel ein Ruthenium(III)-Salz, wie Ruthenium(III)chlorid (RuCl3) oder Ruthenium(III)nitrosylnitrat, umfassen, das anschließend zur Bildung der RuO2-Struktur thermisch behandelt werden kann. Eine weitere geeignete Rutheniumoxidvorstufe ist Rutheniumtetraoxid, wie es in der US-Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2007/0271751 (Weidman) beschrieben ist, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. In einer besonderen Ausführungsform wird ein Ruthenium(III)-Salz eingesetzt, das unter Bildung eines Ruthenium(IV)oxids oxidiert werden kann. Der Vorläufer kann in einer Lösung vorhanden sein, die ein Lösungsmittel (z. B. Wasser) und eine saure Verbindung zur Regulierung des pH-Werts der Lösung innerhalb eines Bereichs von etwa 0,5 bis etwa 5,0 und in einigen Ausführungsformen etwa 0,7 bis etwa 2,5 enthält. Die saure Verbindung kann auch dabei helfen, das Wachstum eines nativen Oxids auf dem Substrat (z. B. Titanoxid) zu fördern, welches seinerseits dabei hilft, das Substrat vor irgendwelchen korrosiven Verbindungen zu schützen, die in dem wässrigen Elektrolyten eingesetzt werden (z. B. Schwefelsäure). Beispiele für geeignete saure Verbindungen für diesen Zweck sind zum Beispiel Salpetersäure, Salpetrige Säure usw.
  • Das Substrat kann mit Hilfe verschiedenere Techniken, wie Tauchen, Sprühen, Beschichten usw., mit der Vorstufenlösung beschichtet werden. Wenn sie aufgetragen ist, kann die Beschichtung gegebenenfalls erhitzt werden, um das Lösungsmittel zu entfernen, etwa auf eine Temperatur von etwa 60°C bis etwa 130°C und in einigen Ausführungsformen etwa 80°C bis etwa 110°C. Die Temperatur, bei der die Beschichtung getempert wird, wird im Allgemeinen so gesteuert, dass die thermische Oxidation und die gewünschte Morphologie des Films erreicht werden. Zum Beispiel kann das Tempern bei einer Temperatur von etwa 200°C bis etwa 500°C erfolgen, in einigen Ausführungsformen etwa 250°C bis etwa 400°C und in einigen Ausführungsformen etwa 300°C bis etwa 350°C. Die Temperzeit kann in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 60 Minuten und in einigen Ausführungsformen etwa 5 bis etwa 50 Minuten liegen. Unter diesen Bedingungen oxidiert die Vorstufe vermutlich unter Bildung von RuO2 und behält dennoch eine wasserhaltige Struktur bei, was durch thermogravimetrische Analyse überprüft werden kann, wie in der Technik bekannt ist.
  • Die anorganischen Oxidteilchen können vor, während und/oder nach der Abscheidung des Rutheniumoxids in den Metalloxidfilm eingearbeitet werden. In einer besonderen Ausführungsform werden die anorganischen Oxidteilchen vor dem Tempern der Vorstufe in die Vorstufenlösung eingearbeitet. Falls gewünscht, kann das Stoffmengenverhältnis der Rutheniumoxidvorstufe zu den anorganischen Oxidteilchen so ausgewählt werden, dass damit die elektrischen Eigenschaften der resultierenden Elektrode gesteuert werden. Das heißt, wenn der Stoffmengenanteil der anorganischen Oxidteilchen zu groß ist, erreicht die Elektrode möglicherweise nicht die gewünschte elektrische Leitfähigkeit. Wenn der Stoffmengenanteil der anorganischen Oxidteilchen andererseits zu gering ist, wird möglicherweise die gewünschte Kapazitätszunahme nicht erreicht. In den meisten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegt das Stoffmengenverhältnis der Rutheniumoxidvorstufe zu den anorganischen Oxidteilchen also in einem Bereich von etwa 1:1 bis etwa 60:1, in einigen Ausführungsformen etwa 1,5:1 bis etwa 20:1 und in einigen Ausführungsformen etwa 2:1 bis etwa 10:1. Der Gewichtsanteil der anorganischen Oxidteilchen in der Vorstufenlösung kann im Bereich von etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% liegen, in einigen Ausführungsformen etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-%. Ähnlich kann der Gewichtsanteil der Rutheniumoxidvorstufe in der Lösung im Bereich von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% liegen, in einigen Ausführungsformen etwa 1,5 Gew.-% bis etwa 8 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-%.
  • In der vorliegenden Erfindung kann im Allgemeinen eine Vielzahl von anorganischen Oxidteilchen eingesetzt werden. Beispiele für solche Teilchen sind zum Beispiel Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid, Kupferoxid, Zeolithe, Tone (z. B. Smektit-Ton) usw. sowie Verbundmaterialien (z. B. mit Aluminiumoxid beschichtete Siliciumoxidteilchen) und Gemische davon. Aluminiumoxid ist wegen der relativ hohen Zahl von Sauerstoffatomen innerhalb des Moleküls, die für eine Absorption eines dissoziierten Protons aus dem wässrigen Elektrolyten zur Verfügung stehen, zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung besonders gut geeignet. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, glauben wir, dass die Aluminiumoxidteilchen in dem wässrigen Elektrolyten (z. B. Al2O3·nH2O, wobei n größer als 0 ist, wie 1, 2 oder 3) eine Kondensation unter Bildung von hydratisierten Komplexen (z. B. [Al(H2O)6]3+ bis [Al2(H2O)8(OH)2]4+) erfahren können. Das Aluminiumoxid wirkt also als Katalysator, um Wasser sowohl zu absorbieren und in Protonen und molekular gebundene Hydroxidbrücken zu spalten, die reversibel in Al2O3·nH2O zurückgeführt werden können. Da die Anionen in dem Elektrolyten (z. B. Sulfationen) nicht in der Koordinationssphäre der gebildeten Aquakomplexe gebunden sind, stören sie nicht den chemischen Auflösungsvorgang, der Pseudokapazität erzeugt.
  • Obwohl die anorganischen Oxidteilchen im Allgemeinen kristallin sind, können die Größe und die spezifische Oberfläche der Teilchen im Allgemeinen so gesteuert werden, dass die hohe spezifische Oberfläche des Metalloxidfilms erhalten bleibt. Die Teilchen können zum Beispiel eine mittlere Teilchengröße (z. B. Durchmesser oder Breite) von etwa 1 Nanometer bis etwa 5 Mikrometer haben, in einigen Ausführungsformen etwa 5 Nanometer bis etwa 1 Mikrometer und in einigen Ausführungsformen etwa 10 Nanometer bis etwa 500 Nanometer. Ebenso können die Teilchen eine spezifische Oberfläche von etwa 50 m2/g bis etwa 750 m2/g besitzen, in einigen Ausführungsformen etwa 75 m2/g bis etwa 500 m2/g und in einigen Ausführungsformen etwa 100 m2/g bis etwa 300 m2/g. Die spezifische Oberfläche kann nach dem physikalischen Gasadsorptionsverfahren nach Brunauer, Emmet und Teller (BET), Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, S. 309, mit Stickstoff als Adsorptionsgas bestimmt werden.
  • Der wässrige Elektrolyt ist das elektrisch aktive Material, das für den Verbindungsweg zwischen den Elektroden sorgt, und liegt im Allgemeinen in Form einer Flüssigkeit, wie einer Lösung (z. B. wässrig oder nichtwässrig), Dispersion, Gel usw., vor. Der Elektrolyt kann eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 10 oder mehr Millisiemens pro Zentimeter (”mS/cm”) aufweisen, in einigen Ausführungsformen etwa 30 mS/cm oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 40 mS/cm bis etwa 100 mS/cm, bestimmt bei einer Temperatur von 25°C. Der Wert der elektrischen Leitfähigkeit kann mit Hilfe irgendeines Messgeräts für die elektrische Leitfähigkeit (z. B. Oakton Con Series 11) bei einer Temperatur von 25°C erhalten werden.
  • Im Allgemeinen wird ein wässriges Lösungsmittel (z. B. deionisiertes Wasser) in dem Elektrolyten eingesetzt. Das Lösungsmittel kann etwa 30 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, in einigen Ausführungsformen etwa 40 Gew.-% bis etwa 80 Gew.-% und in einigen Ausführungsformen etwa 45 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% des Elektrolyten ausmachen. Wie oben bereits angedeutet, umfasst der wässrige Elektrolyt auch eine polyprotische Säure, die zwei oder mehr Protonendissoziationen (z. B. zwei, drei usw.) erfahren kann. Auf diese Weise können zusätzliche Protonen in die Rutheniumoxidstruktur eingefügt werden, um deren Ladungsdichte zu erhöhen. Einige Beispiele für geeignete polyprotische Säuren, die eingesetzt werden können, sind zum Beispiel Hydrogensulfid (diprotisch), Schwefelsäure (diprotisch), Schweflige Säure (diprotisch), Phosphorsäure (triprotisch), Oxalsäure (diprotisch), Kohlensäure (diprotisch), Malonsäure (diprotisch) usw. Schwefelsäure (H2SO4) kann zum Beispiel ein Proton unter Bildung eines Hydrogensulfat-Anions (HSO4 –) und ein zweites Proton unter Bildung eines Sulfat-Anions (SO4 2–) abgeben. Ohne uns auf eine bestimmte Theorie festlegen zu wollen, glauben wir, dass die Sauerstoffatome der anorganischen Teilchen die Freisetzung und Adsorption dieses zweiten Protons erleichtern, was die Ladungsdichte des resultierenden Metalloxidfilms weiter erhöht. Neben polyprotischen Säuren kann der Elektrolyt auch monoprotische saure Verbindungen, wie Salpetersäure, Salpetrige Säure, Chlorwasserstoffsäure, Perchlorsäure, Iodwasserstoffsäure, Fluorwasserstoffsäure usw., enthalten. In bestimmten Fällen können solche monoprotischen sauren Verbindungen auf diejenigen zurückgehen, die während der Bildung des Oxidfilms ursprünglich in der Vorstufenlösung (z. B. Salpetersäure) enthalten waren.
  • Neben den oben aufgeführten Komponenten kann auch ein nichtleitfähiger permeabler Separator in dem Kondensator eingesetzt werden, der einen Kurzschluss der Ladung, die auf den beiden Elektrodensubstraten gesammelt wurde, hemmt. Beispiele für geeignete Materialien für diesen Zweck sind zum Beispiel poröse Polymermaterialien (z. B. Polypropylen, Polyethylen usw.), poröse anorganische Materialien (z. B. Glasfasermatten, poröses Glaspapier usw.), Ionenaustauscherharzmaterialien usw. Besondere Beispiele sind ionische perfluorierte Sulfonsäurepolymer-Membranen (z. B. NafionTM von der E. I. DuPont de Nemours & Co.), sulfonierte Fluorkohlenstoff-Polymermembranen, Polybenzimidazol(PBI)-Membranen und Polyetheretherketon(PEEK)-Membranen.
  • Die physikalische Anordnung der Elektroden und des wässrigen Elektrolyten des Kondensators kann im Allgemeinen variieren, wie in der Technik wohlbekannt ist. In 1 ist zum Beispiel eine Ausführungsform eines elektrochemischen Kondensators 10 gezeigt, die einen Elektrolyten 20 umfasst, der sich zwischen einer ersten Elektrode 30 und einer zweiten Elektrode 40 befindet. Die erste Elektrode 30 umfasst ein Substrat 32 (z. B. Titan), das mit einem Metalloxidfilm 34 beschichtet ist. Ebenso umfasst die zweite Elektrode 40 ein Substrat 42 (z. B. Titan), das mit einem Metalloxidfilm 44 beschichtet ist. Beide Filme 34 und 44 werden aus einer Kombination von Rutheniumoxid und anorganischen Oxidteilchen gebildet, wie oben beschrieben ist. Ein Separator 50 befindet sich zwischen den Elektroden, um einen direkten Kontakt zwischen den Elektroden zu verhindern und dennoch einen Ionenstrom im Elektrolyten 20 zuzulassen. Typischerweise sind die Elektroden um einen Abstand von etwa 10 μm bis etwa 1000 μm voneinander getrennt. Die in 1 gezeigte Ausführungsform umfasst eine einzige elektrochemische Zelle. Man sollte sich jedoch darüber im Klaren sein, dass der Kondensator der vorliegenden Erfindung auch zwei oder mehr Zellen umfassen kann. In einer solchen Ausführungsform kann der Kondensator zum Beispiel einen Stapel von individuellen elektrochemischen Zellen umfassen, wie in der Technik wohlbekannt ist. Die Zellen können gleich oder verschieden sein. In einer besonderen Ausführungsform sind die Zellen zum Beispiel in einer ähnlichen Weise aufgebaut, und jede enthält einen wässrigen Elektrolyten und Rutheniumoxid-Elektroden, wie es oben beschrieben ist.
  • Unabhängig von seiner besonderen Konfiguration kann der elektrochemische Kondensator der vorliegenden Erfindung eine relativ hohe Kapazität besitzen, die seine Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen ermöglicht. Zum Beispiel kann die Kapazität jeder Elektrode einer Zelle (1/2 Zelle) etwa 350 Millifarad pro Quadratzentimeter (”mF/cm2”) oder mehr betragen, in einigen Ausführungsformen etwa 450 bis etwa 1500 mF/cm2 oder mehr und in einigen Ausführungsformen etwa 500 bis etwa 1000 mF/cm2, bestimmt durch zyklische Voltammetrie in einer 0,5 M H2SO4-Lösung gegen eine Hg/HgSO4-Referenzelektrode bei einer Abtastspannung von –0,5 V bis 0,5 V und einer Abtastgeschwindigkeit von 25 mV/s. Elektroden mit solch einer hohen Kapazität sind gut zur Verwendung in einer Vielzahl von Anwendungen geeignet, wie in medizinischen Geräten (z. B. implantierbaren Defibrillatoren, Schrittmachern, Kardiovertern, Nervenstimulatoren, Wirkstoffverabreichungsvorrichtungen usw.), Kraftfahrzeuganwendungen, militärischen Anwendungen (z. B. RADAR-Systemen), Unterhaltungselektronik (z. B. Radios, TV-Geräte usw.) usw. In einer Ausführungsform kann der Kondensator zum Beispiel in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung eingesetzt werden, die so konfiguriert ist, dass sie für eine Behandlung eines Patienten mit einer therapeutischen Hochspannung sorgt (z. B. zwischen ungefähr 500 Volt und ungefähr 850 Volt oder wünschenswerterweise zwischen ungefähr 600 Volt und ungefähr 800 Volt). Die Vorrichtung kann einen Behälter oder ein Gehäuse enthalten, der bzw. das hermetisch abgedichtet und biologisch inert ist. Ein oder mehrere Anschlüsse werden über eine Ader elektrisch zwischen der Vorrichtung und dem Herzen des Patienten gekoppelt. Herzelektroden werden bereitgestellt, um die Herzaktivität zu überwachen und/oder eine Spannung an das Herz anzulegen. Wenigstens ein Teil der Anschlüsse (z. B. ein Endteil der Anschlüsse) kann in der Nähe oder in Kontakt mit einer Kammer und einem Vorhof des Herzens bereitgestellt werden. Die Vorrichtung enthält auch eine Kondensatorgruppe, die typischerweise zwei oder mehr Kondensatoren enthält, die in Reihe geschaltet sind und mit einer Batterie gekoppelt sind, die intern oder extern in Bezug auf die Vorrichtung angeordnet ist und der Kondensatorgruppe Energie liefert.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele besser verständlich.
  • Beispiel 1
  • Ein Titanblech (Flächeninhalt 1,92 cm2) wurde 65 Minuten lang in Oxalsäure (10 Gew.-% Lösung) bei 90°C gereinigt, dann mit deionisiertem Wasser gespült und trocknen gelassen. Eine Lösung von Ruthenium(III)nitrosylnitrat in verdünnter Salpetersäure wurde von Aldrich (Nr. 373567) erhalten. 50 Milliliter der Lösung wurden in ein 100-ml-Becherglas abgemessen und erhitzt, bis sich das Restvolumen 20 Milliliter annäherte. Nach dem Abkühlen betrug das tatsächliche Restvolumen 21,6 Milliliter. Diese Vorstufe enthielt 3,2–3,6 Gew.-% Ruthenium und hatte einen pH-Wert von 0,9 ± 0,1. Das Substrat wurde auf einer Heizplatte auf 80°C–120°C erhitzt, und 21 Mikroliter der dehydratisierten Lösung wurden auf das Substrat pipettiert. Nach dem Trocknen wurde das Substrat für die thermische Oxidation bei 320°C in einen Ofen gegeben (1 Stunde Anstiegszeit auf 320°C und dann 45 Minuten bei 320°C in einer Stickstoffatmosphäre). Dann wurde das Substrat 35 Minuten lang in ein heißes Bad mit deionisiertem Wasser von 95°C gelegt, um gegebenenfalls vorhandene nichtoxidierte Vorstufe zu entfernen. Zwei (2) Mikroliter 2 M Schwefelsäure wurden nach dem Wasserbad direkt zu dem RuO2 gegeben und 10 bis 20 Minuten lang auf einer Temperatur von ungefähr 100°C gehalten. Nach dem Trocknen wurden die Beschichtungsschritte noch zweimal wiederholt. Die Kapazität der resultierenden Elektrode wurde durch zyklische Voltammetrie in 0,5 M Schwefelsäure mit einer Hg/HgSO4-Referenzelektrode in gesättigter Kaliumsulfatlösung gemessen (die Abtastung relativ zur Referenzelektrode war –0,5 V bis 0,5 V, Abtastgeschwindigkeit 25 mV/s). Der Kapazitätswert wurde zu 0,466 F pro Halbzelle bestimmt.
  • Beispiel 2
  • Eine Elektrode wurde so gebildet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer dass Aluminiumoxid in einer Molarität von 0,0065 M zu der Vorstufenlösung gegeben wurde. Der Kapazitätswert der Elektrode wurde zu 0,541 F pro Halbzelle bestimmt.
  • Beispiel 3
  • Eine Elektrode wurde so gebildet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer dass Aluminiumoxid in einer Molarität von 0,047 M zu der Vorstufenlösung gegeben wurde. Der Kapazitätswert der Elektrode wurde zu 0,564 F pro Halbzelle bestimmt.
  • Beispiel 4
  • Eine Elektrode wurde so gebildet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer dass Aluminiumoxid in einer Molarität von 0,10 M zu der Vorstufenlösung gegeben wurde. Der Kapazitätswert der Elektrode wurde zu 0,685 F pro Halbzelle bestimmt.
  • Beispiel 5
  • Eine Elektrode wurde so gebildet, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, außer dass Aluminiumoxid in einer Molarität von 0,15 M zu der Vorstufenlösung gegeben wurde. Der Kapazitätswert der Elektrode wurde zu 0,813 F pro Halbzelle bestimmt.
  • Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Fachmann praktisch umgesetzt werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Außerdem sollte man sich darüber im Klaren sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen ganz oder teilweise gegeneinander ausgetauscht werden können. Weiterhin wird der Fachmann anerkennen, dass die obige Beschreibung nur beispielhaften Charakter hat und die Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen näher beschrieben ist, nicht einschränken soll.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5875092 [0001, 0011]
    • - US 5358889 [0011]
    • - US 5600535 [0011]
    • - US 5963417 [0011]
    • - US 6025020 [0011]
    • - US 6133159 [0011]
    • - US 6383363 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • - Brunauer, Emmet und Teller (BET), Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, S. 309 [0016]

Claims (34)

  1. Elektrochemischer Kondensator, der eine elektrochemische Zelle umfasst, wobei die Zelle Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Elektrode, wobei jede der Elektroden ein mit einem Metalloxidfilm beschichtetes Substrat umfasst, wobei der Metalloxidfilm Rutheniumoxid und anorganische Oxidteilchen umfasst; und einen wässrigen Elektrolyten, der sich zwischen der ersten und der zweiten Elektrode befindet, wobei der Elektrolyt eine polyprotische Säure umfasst.
  2. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Metallsubstrat Titan umfasst.
  3. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Rutheniumoxid hydratisiert ist.
  4. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Stoffmengenverhältnis des Rutheniumoxids zu den anorganischen Oxidteilchen etwa 1:1 bis etwa 60:1 beträgt.
  5. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei das Stoffmengenverhältnis des Rutheniumoxids zu den anorganischen Oxidteilchen etwa 2:1 bis etwa 10:1 beträgt.
  6. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die anorganischen Oxidteilchen Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid, Kupferoxid, Zeolithe, Tone, Verbundmaterialien davon oder Gemische davon umfassen.
  7. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die anorganischen Oxidteilchen Aluminiumoxid umfassen.
  8. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die anorganischen Oxidteilchen eine mittlere Größe von etwa 1 Nanometer bis etwa 5 Mikrometer aufweisen.
  9. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die anorganischen Oxidteilchen eine mittlere Größe von etwa 10 Nanometer bis etwa 500 Nanometer aufweisen.
  10. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die polyprotische Säure Schwefelsäure umfasst.
  11. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 10, wobei der wässrige Elektrolyt weiterhin Salpetersäure umfasst.
  12. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei die Zelle weiterhin einen permeablen Separator umfasst.
  13. Elektrochemischer Kondensator gemäß Anspruch 1, wobei der Kondensator mehrere elektrochemische Zellen umfasst.
  14. Elektrisch leitfähige Elektrode, die mit einem Metalloxidfilm beschichtetes Metallsubstrat umfasst, wobei der Metalloxidfilm Rutheniumoxid und Teilchen, die Aluminiumoxid enthalten, umfasst.
  15. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei das Metallsubstrat Titan umfasst.
  16. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei das Rutheniumoxid hydratisiert ist.
  17. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei das Stoffmengenverhältnis des Rutheniumoxids zu den Teilchen etwa 1:1 bis etwa 60:1 beträgt.
  18. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei das Stoffmengenverhältnis des Rutheniumoxids zu den Teilchen etwa 2:1 bis etwa 10:1 beträgt.
  19. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei die Partikel eine mittlere Größe von etwa 1 Nanometer bis etwa 5 Mikrometer haben.
  20. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei die Elektrode eine spezifische Kapazität von 350 Millifarad pro Quadratzentimeter oder mehr aufweist.
  21. Elektrode gemäß Anspruch 14, wobei die Elektrode eine spezifische Kapazität von 500 bis etwa 1000 Millifarad pro Quadratzentimeter aufweist.
  22. Verfahren zur Bildung einer Elektrode eines elektrochemischen Kondensators, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Beschichten eines Metallsubstrats mit einer Vorstufenlösung, wobei die Vorstufenlösung eine Rutheniumoxidvorstufe und Teilchen, die Aluminiumoxid enthalten, umfasst; und Tempern des beschichteten Substrats, so dass die Rutheniumoxidvorstufe oxidiert wird.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Metallsubstrat Titan umfasst.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Stoffmengenverhältnis des Rutheniumoxids zu den Teilchen etwa 1:1 bis etwa 60:1 beträgt.
  25. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Teilchen eine mittlere Größe von etwa 1 Nanometer bis etwa 5 Mikrometer haben.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Tempern bei einer Temperatur von etwa 200°C bis etwa 500°C erfolgt.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Tempern bei einer Temperatur von etwa 250°C bis etwa 400°C erfolgt.
  28. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Teilchen etwa 0,05 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Lösung ausmachen.
  29. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Teilchen etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 1,5 Gew.-% der Lösung ausmachen.
  30. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Rutheniumoxidvorstufe etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-% der Lösung ausmacht.
  31. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Rutheniumoxidvorstufe etwa 3 Gew.-% bis etwa 7 Gew.-% der Lösung ausmacht.
  32. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Rutheniumoxidvorstufe ein Ruthenium(III)-Salz umfasst.
  33. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Rutheniumoxidvorstufe Ruthenium(III)nitrosylnitrat umfasst.
  34. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die Vorstufenlösung weiterhin Salpetersäure umfasst.
DE102009043368A 2008-12-10 2009-09-29 Elektrochemischer Kondensator, der Rutheniumoxid-Elektroden enthält Withdrawn DE102009043368A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/331,818 US8385052B2 (en) 2008-12-10 2008-12-10 Electrochemical capacitor containing ruthenium oxide electrodes
US12/331,818 2008-12-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009043368A1 true DE102009043368A1 (de) 2010-06-17

Family

ID=41129610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009043368A Withdrawn DE102009043368A1 (de) 2008-12-10 2009-09-29 Elektrochemischer Kondensator, der Rutheniumoxid-Elektroden enthält

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8385052B2 (de)
JP (1) JP2010141322A (de)
KR (1) KR20100067056A (de)
CN (1) CN101752089A (de)
DE (1) DE102009043368A1 (de)
GB (1) GB2466096A (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8345406B2 (en) * 2009-03-23 2013-01-01 Avx Corporation Electric double layer capacitor
DE102010026613A1 (de) * 2010-07-09 2012-01-12 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Neue Phosphat- und Silikat-basierte Elektrodenmaterialien, insbesondere für Lithiumionen-Batterien und Lithiumkondensatoren
US8605411B2 (en) 2010-09-16 2013-12-10 Avx Corporation Abrasive blasted conductive polymer cathode for use in a wet electrolytic capacitor
CN102176385A (zh) * 2010-12-17 2011-09-07 中国振华（集团）新云电子元器件有限责任公司 氧化钌电极材料的电化学制备方法
CN102436933B (zh) * 2011-08-24 2013-01-23 福州大学 一种活性氧化物材料及其制备方法
CN103175604B (zh) * 2011-12-23 2014-10-15 中联重科股份有限公司 振动信号的周期辨识方法及周期辨识系统
JP2014143226A (ja) * 2013-01-22 2014-08-07 Murata Mfg Co Ltd フラッシュｓｓｄ
US10569330B2 (en) * 2014-04-01 2020-02-25 Forge Nano, Inc. Energy storage devices having coated passive components
CN105405683B (zh) * 2015-12-09 2018-03-13 湖北汽车工业学院 一种活性炭超级电容器用耐高压水系电解液及其制备方法
US20240141514A1 (en) * 2022-10-13 2024-05-02 Twelve Benefit Corporation Interface for carbon oxide electrolyzer bipolar membrane

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358889A (en) 1993-04-29 1994-10-25 Northern Telecom Limited Formation of ruthenium oxide for integrated circuits
US5600535A (en) 1994-12-09 1997-02-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Amorphous thin film electrode materials from hydrous metal oxides
US5875092A (en) 1997-02-07 1999-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Proton inserted ruthenium oxide electrode material for electrochemical capacitors
US5963417A (en) 1995-11-09 1999-10-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Electrochemical capacitor
US6025020A (en) 1997-10-08 2000-02-15 Chen; Zheng Preparation of high energy capacity ruthenium oxide
US6133159A (en) 1998-08-27 2000-10-17 Micron Technology, Inc. Methods for preparing ruthenium oxide films

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5003428A (en) 1989-07-17 1991-03-26 National Semiconductor Corporation Electrodes for ceramic oxide capacitors
US4992910A (en) 1989-11-06 1991-02-12 The Evans Findings Company, Inc. Electrical component package
US5098485A (en) 1990-09-19 1992-03-24 Evans Findings Company Method of making electrically insulating metallic oxides electrically conductive
US5155658A (en) 1992-03-05 1992-10-13 Bell Communications Research, Inc. Crystallographically aligned ferroelectric films usable in memories and method of crystallographically aligning perovskite films
US5711988A (en) * 1992-09-18 1998-01-27 Pinnacle Research Institute, Inc. Energy storage device and its methods of manufacture
US5867363A (en) 1992-09-18 1999-02-02 Pinnacle Research Institute, Inc. Energy storage device
US5400211A (en) 1992-10-01 1995-03-21 The Evans Findings Company, Inc. Packaged electrical component
US5469325A (en) 1993-03-22 1995-11-21 Evans Findings Co. Capacitor
US5754394A (en) 1993-03-22 1998-05-19 Evans Capacitor Company Incorporated Capacitor including a cathode having a nitride coating
US6594140B1 (en) 1993-03-22 2003-07-15 Evans Capacitor Company Incorporated Capacitor
US5982609A (en) 1993-03-22 1999-11-09 Evans Capacitor Co., Inc. Capacitor
US5369547A (en) 1993-03-22 1994-11-29 The Evans Findings Co., Ltd. Capacitor
US5851506A (en) 1994-04-21 1998-12-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electrode materials from hydrous metal and/or hydrous mixed metal oxides and method of preparing the same
WO1997028293A1 (en) * 1996-02-01 1997-08-07 Motorola Inc. Composite multilayer electrodes for electrochemical cells
US5786980A (en) 1996-02-02 1998-07-28 Evans Capacitor Company, Incorporated Electrical component package and packaged electrical component
US5894403A (en) * 1997-05-01 1999-04-13 Wilson Greatbatch Ltd. Ultrasonically coated substrate for use in a capacitor
US20030070920A1 (en) 1997-05-01 2003-04-17 Ashish Shah Electrode for use in a capacitor
US20030068509A1 (en) 1997-05-01 2003-04-10 Ashish Shah Ruthenium-containing oxide ultrasonically coated substrate for use in a capacitor and method of manufacture
JP2000036303A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Fuji Electric Co Ltd 電気エネルギー貯蔵素子およびその製造方法
US6094339A (en) 1998-12-04 2000-07-25 Evans Capacitor Company Incorporated Capacitor with spiral anode and planar cathode
US6665171B1 (en) 1999-09-16 2003-12-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrochemical capacitor
US6426863B1 (en) 1999-11-25 2002-07-30 Lithium Power Technologies, Inc. Electrochemical capacitor
JP2002353074A (ja) * 2001-05-28 2002-12-06 Showa Denko Kk 電気二重層コンデンサ、該コンデンサに用いる電極用ペースト及び電極
US6508959B1 (en) 2001-05-29 2003-01-21 The Regents Of The University Of California Preparation of energy storage materials
US6576524B1 (en) 2001-07-20 2003-06-10 Evans Capacitor Company Incorporated Method of making a prismatic capacitor
US20030107852A1 (en) 2001-12-11 2003-06-12 Zheng Chen Electrochemical capacitor having low internal resistance
US7061749B2 (en) * 2002-07-01 2006-06-13 Georgia Tech Research Corporation Supercapacitor having electrode material comprising single-wall carbon nanotubes and process for making the same
US6721170B1 (en) 2003-06-11 2004-04-13 Evans Capacitor Company, Inc. Packaged hybrid capacitor
US20060154416A1 (en) * 2003-08-18 2006-07-13 Seitz Keith W Method of pad printing in the manufacture of capacitors
KR100534845B1 (ko) 2003-12-30 2005-12-08 현대자동차주식회사 나노 크기의 금속산화물 전극의 제조 방법
US7555339B2 (en) 2004-02-06 2009-06-30 Medtronic, Inc. Capacitor designs for medical devices
US7541312B2 (en) * 2004-03-18 2009-06-02 Tda Research, Inc. Porous carbons from carbohydrates
JP4273215B2 (ja) * 2004-08-27 2009-06-03 独立行政法人産業技術総合研究所 炭素で被覆された金属微粒子からなるレドックス型キャパシタの電極材料、このものからなるレドックス型キャパシタの電極および該電極を備えたレドックス型キャパシタ
US20070271751A1 (en) 2005-01-27 2007-11-29 Weidman Timothy W Method of forming a reliable electrochemical capacitor
KR100898974B1 (ko) 2007-06-18 2009-05-25 삼성전기주식회사 박막 커패시터, 적층구조물 및 그 제조방법
US9070512B2 (en) 2008-03-20 2015-06-30 Vishay Sprague, Inc. Electrophoretically deposited cathode capacitor
KR100947892B1 (ko) * 2008-03-20 2010-03-17 한국과학기술연구원 나노그레인/나노입자의 네트워크 구조를 가진도체금속산화물 막을 이용한 전도성전극, 이의 제조방법 및이를 이용한 수퍼캐패시터
EP2304834A4 (de) 2008-07-18 2014-03-19 Flexel Llc Dünne, flexible und wiederaufladbare elektrochemische energiezelle sowie verfahren zu ihrer herstellung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358889A (en) 1993-04-29 1994-10-25 Northern Telecom Limited Formation of ruthenium oxide for integrated circuits
US5600535A (en) 1994-12-09 1997-02-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Amorphous thin film electrode materials from hydrous metal oxides
US5963417A (en) 1995-11-09 1999-10-05 Wisconsin Alumni Research Foundation Electrochemical capacitor
US5875092A (en) 1997-02-07 1999-02-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Proton inserted ruthenium oxide electrode material for electrochemical capacitors
US6383363B2 (en) 1997-02-07 2002-05-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Proton inserted ruthenium oxide electrode material for electrochemical capacitors
US6025020A (en) 1997-10-08 2000-02-15 Chen; Zheng Preparation of high energy capacity ruthenium oxide
US6133159A (en) 1998-08-27 2000-10-17 Micron Technology, Inc. Methods for preparing ruthenium oxide films

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Brunauer, Emmet und Teller (BET), Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, S. 309

Also Published As

Publication number Publication date
GB2466096A (en) 2010-06-16
GB0913583D0 (en) 2009-09-16
US8385052B2 (en) 2013-02-26
US20100142123A1 (en) 2010-06-10
CN101752089A (zh) 2010-06-23
JP2010141322A (ja) 2010-06-24
KR20100067056A (ko) 2010-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009043368A1 (de) Elektrochemischer Kondensator, der Rutheniumoxid-Elektroden enthält
DE69701550T2 (de) Feste protonenleitende Polymerelektrolyten für elektrochemische Systeme, die bei Raumtemperatur arbeiten
DE3811415C2 (de)
DE69501969T2 (de) Primärer oder sekundärer elektrochemischer Generator mit einer Nanometerpartikel enthaltenden Elektrode
DE69532555T2 (de) Wiederaufladbare Lithiumbatterie mit einer mit einem ein spezifisches Metalloxidmaterial enthaltenden Film beschichteten Anode, Verfahren zur Herstellung dieser Anode, und Verfahren zur Herstellung dieser wiederaufladbaren Lithiumbatterie.
EP2534725B1 (de) Wiederaufladbare elektrochemische Zelle
EP0622815B1 (de) Langzeitstabile Elektrode und daraus gebildeter Doppelschichtkondensator
DE102010010422A1 (de) Elektrischer Doppelschichtkondensator
DE19544909A1 (de) Lithium-Sekundärzelle
DE102015220954A1 (de) Flüssigelektrolytkondensator für eine implantierbare medizinische Vorrichtung
DE69513054T2 (de) Herstellungsverfahren einer elektrode für eine elektrochemische vorrichtung
DE2254565A1 (de) Kondensator
DE102009043507A1 (de) Kathode zur Verwendung in einem Flüssigkeitskondensator
DE102010015745A1 (de) Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche einer Brennstoffzellenplatte
DE112015001452B4 (de) Sauerstoffreduktionskatalysator und Herstellungsverfahren dafür
DE60021643T2 (de) Stromkollektorbekleidung von Lithiumsekundärbatterien
WO2020094729A1 (de) Strukturierte metall-elektrode und deren kombination mit nicht-flüssigem elektrolyten
DE102010012374A1 (de) Hochspannungs-Elektrolytkondensatoren
DE60116033T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer Polymerbatterie
DE112018001802T5 (de) Wiederaufladbare feststoff-lithiumionen-batterie und zusammengesetzter körper
WO2001061075A1 (de) Elektrodenpaar mit einer anode mit halbleiterbeschichtung und damit verbundenes verfahren zur elektrolytischen wasserspaltung
DE1671455A1 (de) Elektrochemische Elektrode
DE3615975A1 (de) Polyaniline, verfahren zu ihrer herstellung und sie enthaltende zellen
DE69737335T2 (de) Festelektrolytkondensator und dessen Herstellungsverfahren
DE102014204610A1 (de) Flüssigelektrolytkondensator

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R120 Application withdrawn or ip right abandoned

Effective date: 20140206