EP1340236A1 - Elektrischer doppelschicht-kondensator - Google Patents

Elektrischer doppelschicht-kondensator

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Publication number
EP1340236A1
EP1340236A1 EP01989372A EP01989372A EP1340236A1 EP 1340236 A1 EP1340236 A1 EP 1340236A1 EP 01989372 A EP01989372 A EP 01989372A EP 01989372 A EP01989372 A EP 01989372A EP 1340236 A1 EP1340236 A1 EP 1340236A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
capacitor according
electrode
separating
electrode layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01989372A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Erhardt
Christoph Weber
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TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1340236A1 publication Critical patent/EP1340236A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H01G11/28—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features arranged or disposed on a current collector; Layers or phases between electrodes and current collectors, e.g. adhesives
    • H—ELECTRICITY
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    • H01G11/46—Metal oxides
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    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
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    • 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
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an electrical double layer
  • Capacitor with two superimposed electrode layers, which are separated from each other by an electrically insulating separating layer.
  • Capacitors of the type mentioned at the outset are known in which the separating layer and the electrode layers represent separate elements which are stacked together and then wound up.
  • the interface has the function of preventing short circuits.
  • the electrodes are optimized by considerably increasing their surface area. This is achieved, for example, in the case of carbon electrode layers by activating the surface. Electrode layers made of carbon can, for example, be introduced into the capacitor in the form of cloths.
  • the known capacitors have the disadvantage that they have poor volume utilization.
  • volume utilization as the capacity made available per volume of the capacitor. Since the electrode layers and the separating layer are each separate elements, they must be made of a material that has a certain minimum stability. Otherwise, the individual layers could not be stacked together and processed in any other way. The minimum stability is achieved by a corresponding minimum layer thickness, for example of the carbon cloths. With a high layer thickness of the individual layers, the volume utilization deteriorates.
  • the aim of the present invention is therefore to provide a capacitor of the type mentioned at the outset which has an improved volume utilization.
  • the invention specifies an electrical double-layer capacitor which has two electrode layers lying one above the other.
  • the electrode layers are separated from one another by an electrically insulating separating layer. At least one of the electrode layers is applied to the separation layer by a coating process.
  • the capacitor according to the invention has the advantage that at least one electrode layer and the separating layer are combined in one object.
  • the electrode layer is an integral part of this object. Since this one electrode layer applied to the separating layer by the coating process is not a separate element of the
  • Capacitor is more, it can be carried out with a much smaller layer thickness. In particular, a high degree of mechanical stability of the electrode layer is no longer necessary. With the aid of the invention it is possible, for example, to use electrode layers with a thickness of ⁇ 500 ⁇ m, preferably ⁇ 100 ⁇ m.
  • the capacitor according to the invention has the advantage that the electrode layer is no longer placed as a separate part on the separating layer, but is applied by a coating process. As a result, the electrode layer is at a very short distance from the separating layer, which increases the capacitance between the electrode layers.
  • the capacitor according to the invention Due to the possible lower layer thickness and due to the direct contact of the electrode layer with the separating Layer, the capacitor according to the invention has an improved volume utilization.
  • At least one of the electrode layers comprises particles or fibers which are applied to the separating layer.
  • particles or fibers With the help of particles or fibers, a particularly large surface for the electrode layer can be realized, as is required for high-capacitance capacitors.
  • the use of fibers for the electrode layer offers the advantage that the electrode layer can be better contacted from its side facing away from the separating layer, since the fibers with a suitable fiber length cross the electrode layer over their full thickness in one piece and grain boundary effects can thereby be avoided ,
  • one of the electrode layers is made from powder mixed with a suitable adhesive.
  • the adhesive ensures that the powder is held together within the electrode layers.
  • Adhesives come into consideration materials that are used for the coating of aluminum electrodes, for example polyvinyl difluoride. It is also possible to store carbon powder in a polymer matrix.
  • the adhesive mixed with the powder can be applied, for example, by knife coating or by printing processes, such as. B. screen printing, applied to the separation layer.
  • Another advantageous possibility of applying the electrode layer to the separation layer consists in the electrostatic deposition of the electrode layer on the separation layer.
  • the electrostatic deposition of the electrode layer has the advantage that it can be warped on the adhesive or binder.
  • the long-term stability of the capacitor is independent of the aging that occurs with an adhesive or the resulting decrease in adhesive power.
  • a coating with an electrically conductive contact layer can be provided in a further advantageous embodiment of the invention on the side of an electrode layer facing away from the separating layer.
  • Such an electrically conductive contact layer can consist, for example, of a noble metal such as silver or gold or also of aluminum.
  • the contact layer has the advantage that improved contacting of the electrode layer is ensured.
  • the contact layer can advantageously have a thickness between z. B. 1 and 20 microns.
  • the contact layer can be produced by vapor deposition or spraying on.
  • the contact layer can be sprayed on in particular using the process known to the person skilled in the art under the name "Schoopen".
  • the application of the contact layer by vapor deposition is advantageous, since this ensures sufficient adhesion of the electrode layer on the separating layer and further adhesive agents can be dispensed with.
  • the contact layer can also promote the cohesion of the components of the electrode layer.
  • At least one of the electrode layers comprises carbon or another material suitable for an electrochemical double-layer capacitor.
  • Another such material would be, for example, an electrically conductive polymer or a metal oxide, such as for example ruthenium oxide or nickel oxide. All of the materials for the electrode layer which are suitable for the electrochemical double-layer capacitor depend on the fact that they have a charge storage mechanism which is known to the person skilled in the art under the terms “pseudo capacitance” or “double layer capacitance”.
  • the surface of the electrode layer and thus the capacitance of the double-layer capacitor can be increased. This also increases the volume utilization. If the electrode layer consists of carbon, the enlargement of the surface can be produced by activating the carbon. This creates pores in the carbon, which is possible, for example, by chemical means.
  • At least one of the electrode layers is covered with a supply layer which has a high current carrying capacity.
  • An aluminum foil that has a thickness between 10 and 100 ⁇ m can be considered as such a supply layer.
  • the separating layer is a porous layer which is impregnated with an ion-containing liquid.
  • an ion-containing liquid can be acetonitrile, for example.
  • two separating layers are arranged between the electrode layers.
  • Each of the electrode layers is applied to exactly one of the separating layers by a coating process.
  • the thickness of the contact layers can also be such that a feed layer can be dispensed with if necessary.
  • Figure 1 shows an example of an electrical double-layer capacitor according to the invention in schematic cross section.
  • FIG. 2 shows an example of a further electrical double-layer capacitor according to the invention in a schematic cross section.
  • FIG. 3 shows the winding of an electrical double-layer capacitor according to the invention in a schematic cross section.
  • FIG. 4 shows the winding of an electrical double-layer capacitor according to the invention in a side view.
  • FIG. 1 shows a capacitor with two electrode layers 2, 3 which are separated from one another by a separating layer 1.
  • the separating layer 1 can be, for example, a porous plastic film with a thickness between 20 and 100 ⁇ m. A thickness of 30 ⁇ is particularly suitable.
  • the electrode layers 2, 3 are by a coating process on the Separating layer 1 applied. Free edges 8 are provided on the edges of the separating layer 1, which are not covered by electrode layers 2, 3. These free edges 8 serve for insulation between the electrode layers 2, 3, the risk of a short circuit being able to be reduced with the aid of the extended creepage distance between the electrode layers 2, 3.
  • Contact layers 4 are applied to the surface of the electrode layers 2, 3 by vapor deposition.
  • a supply layer 5 is also arranged on each contact layer 4.
  • the distance between the lead layer 5 and the contact layer 4 is not drawn to scale in FIG. 1.
  • the aim is to pack the layers as closely as possible one above the other.
  • the supply layers 5 are designed such that they protrude above or below the stack of layers and can thus be easily contacted from the outside, for example with the aid of Schoop layers.
  • FIG. 2 shows a capacitor, the reference symbols in FIG. 2 corresponding to the reference symbols in FIG. 1.
  • the construction of the capacitor in FIG. 2 is essentially the same as in FIG. 1.
  • the capacitor according to FIG. 2 differs from the capacitor according to FIG. 1 in that a further separating layer 6 is arranged between the electrode layers 2, 3.
  • An electrode layer 2, 3 is applied to each of the separating layers 1, 6 by a coating method, for example by knife coating of powder mixed with a binder.
  • the second separating layer 6 between the electrode layers 2, 3, Because of the second separating layer 6 between the electrode layers 2, 3, one of the two free edges 8, as required in FIG. 1, can be dispensed with on each side of the separating layers 1, 6.
  • the double layer arranged between the electrode layers 2, 3 is namely twice as thick in FIG. 2 as the corresponding single layer in Figure 1. This extends the creepage distance between the two electrode layers 2, 3. With the omission of a free edge 8 on each side of the separating layers 1, 6, the volume utilization of the capacitor increases further.
  • FIG. 3 shows the cross-section of the winding 11 produced by stacking a plurality of layers 9 with the aid of a winding process shown in FIG. 4.
  • Four layers 9 are shown stacked one on top of the other.
  • Each of the layers 9 corresponds to a structure such as is created by stacking an arrangement shown in FIG. 1 twice.
  • FIG. 4 shows the winding up of a layer 9 with the aid of a winding mandrel 10 to form a winding 11, as is required for cylinder-symmetrical arrangements.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Doppelschicht-Kondensator, der zwei übereinanderliegende Elektrodenschichten (2, 3) aufweist. Diese Elektrodenschichten (2, 3) sind durch eine elektrisch isolierende Trennschicht (1) voneinander getrennt. Wenigstens eine der Elektrodenschichten (2, 3) ist durch ein Beschichtungsverfahren auf die Trennschicht (1) aufgebracht. Der erfindungsgemässe Kondensator hat den Vorteil, dass durch die mit der Elektrodenschicht (2, 3) beschichtete Trennschicht (1) eine verbesserte Volumenausnutzung möglich ist.

Description

Beschreibung
Elektrischer Doppelschicht-Kondensator
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Doppelschicht-
Kondensator mit zwei übereinanderliegenden Elektrodenschichten, die durch eine elektrisch isolierende Trennschicht voneinander getrennt sind.
Es sind Kondensatoren der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Trennschicht und die Elektrodenschichten separate Elemente darstellen, die miteinander verstapelt und dann aufgewickelt werden. Die Trennschicht hat dabei die Funktion der Verhinderung von Kurzschlüssen. Zur Herstellung von Kondensa- toren für hohe elektrische Energie werden die Elektroden dadurch optimiert, daß ihre Oberfläche erheblich vergrößert wird. Dies gelingt beispielsweise bei Elektrodenschichten aus Kohlenstoff durch Aktivieren der Oberfläche. Elektrodenschichten aus Kohlenstoff können beispielsweise in Form von Tüchern in den Kondensator eingebracht werden.
Die bekannten Kondensatoren haben den Nachteil, daß sie eine schlechte Volumenausnutzung aufweisen. Unter Volumenausnutzung versteht der Fachmann die pro Volumen des Kondensators zur Verfügung gestellte Kapazität. Da die Elektrodenschichten und die Trennschicht jeweils separate Elemente sind, müssen sie aus einem Material gefertigt sein, das eine gewisse Mindeststabilität aufweist. Ansonsten könnten die einzelnen Schichten nicht miteinander verstapelt und anderweitig verar- beitet werden. Die Mindeststabilität wird dabei durch eine entsprechende Mindestschichtdicke beispielsweise der Kohlenstofftücher erreicht . Bei hoher Schichtdicke der einzelnen Schichten verschlechtert sich die Volumenausnutzung.
Für den Fall, daß die Schichtstapel zu einer Rolle aufgewik- kelt werden, besteht zudem die Gefahr, daß sich während des Aufwickeins Verwerfungen in einzelnen Schichten bilden, die zu Hohlräumen in dem Kondensatorwickel führen, wodurch die Volumenausnutzung ebenfalls schlechter wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kondensa- tor der eingangs genannten Art anzugeben, der eine verbesserte Volumenausnutzung aufweist.
Die Erfindung gibt einen elektrischen Doppelschicht- Kondensator an, der zwei übereinanderliegende Elektroden- schichten aufweist. Die Elektrodenschichten sind durch eine elektrisch isolierende Trennschicht voneinander getrennt. Wenigstens eine der Elektrodenschichten ist durch ein Beschichtungsverfahren auf die Trennschicht aufgebracht .
Der erfindungsgemäße Kondensator hat den Vorteil, daß wenigstens eine Elektrodenschicht und die Trennschicht in einem Gegenstand zusammengefaßt sind. Dabei ist die Elektrodenschicht integraler Bestandteil dieses Gegenstands. Da diese eine, durch das Beschichtungsverfahren auf die Trennschicht aufgebrachte Elektrodenschicht kein separates Element des
Kondensators mehr ist, kann sie mit einer wesentlich geringeren Schichtdicke ausgeführt werden. Insbesondere ist eine hohe eigene mechanische Stabilität der Elektrodenschicht nicht mehr erforderlich. Mit Hilfe der Erfindung ist es beispiels- weise möglich, Elektrodenschichten einer Dicke < 500 μm, vorzugsweise < 100 μm, zur Anwendung zu bringen.
Ferner hat der erfindungsgemäße Kondensator den Vorteil, daß die Elektrodenschicht nicht mehr als separates Teil auf die Trennschicht aufgelegt, sondern durch ein Beschichtungsverfahren aufgebracht ist . Dadurch weist die Elektrodenschicht einen sehr geringen Abstand von der Trennschicht auf, wodurch sich die Kapazität zwischen den Elektrodenschichten vergrößert.
Aufgrund der möglichen geringeren Schichtdicke und aufgrund des direkten Kontakts der Elektrodenschicht mit der Trenn- Schicht weist der erfindungsgemäße Kondensator eine verbesserte Volumenausnutzung auf.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfaßt wenigstens eine der Elektrodenschichten Partikel oder Fasern, die auf die Trennschicht aufgebracht sind. Mit Hilfe von Partikeln oder Fasern gelingt die Realisierung einer besonders großen Oberfläche für die Elektrodenschicht, wie sie für hochkapazitive Kondensatoren benötigt werden. Insbesondere die Verwendung von Fasern für die Elektrodenschicht bietet den Vorteil, daß die Elektrodenschicht von ihrer von der Trennschicht abgewandten Seite her besser kontaktiert werden kann, da die Fasern bei geeigneter Faserlänge die Elektrodenschicht über ihre volle Dicke in einem Stück durchqueren und dadurch Korngrenzeneffekte vermieden werden können.
Außerdem ist es besonders vorteilhaft, wenn eine der Elektrodenschichten aus mit einem geeigneten Klebemittel vermischten Pulver hergestellt ist . Das Klebemittel sorgt für den Zusam- menhalt des Pulvers innerhalb der Elektrodenschichten. Als
Klebemittel kommen Materialien in Betracht, die für die Beschichtung von Aluminiumelektroden verwendet werden, beispielsweise Polyvinyldifluorid. Möglich ist auch die Einlagerung von Kohlenstoffpulver in eine Polymermatrix.
Das mit dem Pulver vermischte Klebemittel kann beispielsweise durch Rakeln oder auch durch Druckverfahren, wie z. B. Siebdruck, auf die Trennschicht aufgebracht sein.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, die Elektrodenschicht auf die Trennschicht aufzubringen, besteht in dem elektrostatischen Abscheiden der Elektrodenschicht auf der Trennschicht . Die elektrostatische Abscheidung der Elektrodenschicht hat den Vorteil, daß auf Klebe- oder Bindemittel ver- ziehtet werden kann. Dadurch wird die Langzeitstabilität des Kondensators unabhängig von der bei einem Kleber auftretenden Alterung bzw. des dadurch abnehmenden Klebevermögens. Zur Kontaktierung der Elektrodenschicht kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf der von der Trennschicht abgewandten Seite einer Elektrodenschicht eine Beschichtung mit einer elektrisch leitfähigen Kontakt- Schicht vorgesehen sein. Eine solche elektrisch leitfähige Kontaktschicht kann beispielsweise aus einem Edelmetall wie Silber oder Gold oder auch aus Aluminium bestehen. Insgesamt sind alle Materialien geeignet, die elektrisch leitfähig sind, die gegenüber den in elektrochemischen Doppelschicht- Kondensatoren verwendeten ionenhaltigen Lösungsmitteln und bei den an den Elektroden vorliegenden Potentialen beständig sind oder die durch die Ausbildung einer Schutzschicht beständig werden. Die Kontaktschicht hat den Vorteil, daß für eine verbesserte Kontaktierung der Elektrodenschicht gesorgt ist. Die KontaktSchicht kann vorteilhaft eine Dicke zwischen z. B. 1 und 20 μm aufweisen.
Die KontaktSchicht kann in einer weiteren vorteilhaften Aus- führungsform der Erfindung durch Aufdampfen oder Aufsprühen hergestellt sein. Das Aufsprühen der Kontaktschicht kann insbesondere mit dem dem Fachmann unter dem Namen "Schoopen" bekannten Verfahren realisiert werden. Insbesondere in Verbindung mit einer elektrostatisch aufgebrachten Elektroden- Schicht ist das Aufbringen der KontaktSchicht durch Aufdampfen vorteilhaft, da dadurch eine ausreichende Haftung der Elektrodenschicht auf der Trennschicht realisiert wird und auf weitere Klebemittel verzichtet werden kann. Darüber hinaus kann die Kontaktschicht auch den Zusammenhalt der Be- standteile der Elektrodenschicht fördern.
Zur Realisierung eines elektrochemischen Doppelschicht-Kondensators ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Elektrodenschichten Kohlenstoff oder ein anderes für einen elek- trochemischen Doppelschicht-Kondensator geeignetes Material umfaßt. Ein weiteres solches Material wäre beispielsweise ein elektrisch leitfähiges Polymer oder auch ein Metalloxid, wie beispielsweise Rutheniumoxid oder Nickeloxid. Bei all den für den elektrochemischen Doppelschicht-Kondensator geeigneten Materialien für die Elektrodenschicht kommt es darauf an, daß sie einen Ladungsspeichermechanismus aufweisen, der dem Fach- mann unter den Begriffen "Pseudokapazität " oder „Doppel- Schichtkapazität" bekannt ist.
Indem eine der Elektrodenschichten porös ausgeführt ist, kann die Oberfläche der Elektrodenschicht und damit die Kapazität des Doppelschicht-Kondensators vergrößert werden. Damit steigt auch die Volumenausnutzung an. Falls die Elektrodenschicht aus Kohlenstoff besteht, kann die Vergrößerung der Oberfläche durch Aktivierung des Kohlenstoffs hergestellt werden. Dabei werden Poren in dem Kohlenstoff erzeugt, was beispielsweise auf chemischem Wege möglich ist.
Um den erfindungsgemäßen Kondensator für größere Ströme auszulegen, ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Elektrodenschichten mit einer Zuleitungsschicht bedeckt ist, wel- ehe eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist. Als solche Zuleitungsschicht kommt beispielsweise eine Aluminiumfolie in Betracht, die eine Dicke zwischen 10 und 100 μm aufweist.
Zur Realisierung eines elektrochemischen Doppelschicht-Kon- densators ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Trennschicht eine poröse Schicht ist, welche mit einer ionenhaltigen Flüssigkeit getränkt ist. Dadurch läßt sich der typische Aufbau für einen elektrochemischen Doppelschicht-Kondensator realisieren. Als poröse Schicht kommt beispielsweise Papier oder auch eine poröse Kunststoff-Folie in Betracht. Die ionenhal- tige Flüssigkeit kann beispielsweise Acetonitril sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zwischen den Elektrodenschichten zwei Trennschichten an- geordnet. Jede der Elektrodenschichten ist durch ein Beschichtungsverfahren auf genau einer der Trennschichten aufgebracht. Durch das Aufbringen der Elektrodenschichten auf zwei verschiedenen Trennschichten kann die Gefahr eines durch die Poren in der Trennschicht verursachten Kurzschlusses zwischen den Elektrodenschichten verringert werden. Desweiteren sind Trennschichten, die nur einseitig beschichtet sind, leichter herzustellen, da das Beschichten der Rückseite der Trennschicht entfällt. Desweiteren sind lediglich einseitig beschichtete Trennschichten auch leichter zu verarbeiten, beispielsweise beim Aufspulen der Schichten zu einem Wickel.
Die Kontaktschichten können bezüglich ihrer Dicke auch so ausgeführt sein, daß auf eine Zuleitungsschicht gegebenenfalls verzichtet werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert .
Figur 1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen elektrischen Doppelschicht-Kondensator im schematischen Querschnitt .
Figur 2 zeigt beispielhaft einen weiteren erfindungsgemäßen elektrischen Doppelschicht-Kondensator im schematischen Querschnitt .
Figur 3 zeigt den Wickel eines erfindungsgemäßen elektrischen Doppelschicht-Kondensators im schematischen Querschnitt .
Figur 4 zeigt den Wickel eines erfindungsgemäßen elektri- sehen Doppelschicht-Kondensators in Seitenansicht.
Figur 1 zeigt einen Kondensator mit zwei Elektrodenschichten 2, 3 die durch eine Trennschicht 1 voneinander getrennt sind. Die Trennschicht 1 kann beispielsweise eine poröse Kunst- stoff-Folie mit einer Dicke zwischen 20 und 100 μm sein. Insbesondere ist eine Dicke von 30 μ geeignet. Die Elektrodenschichten 2, 3 sind durch ein Beschichtungsverfahren auf die Trennschicht 1 aufgebracht . An den Rändern der Trennschicht 1 sind Freiränder 8 vorgesehen, die nicht von Elektrodenschichten 2, 3 bedeckt sind. Diese Freiränder 8 dienen der Isolation zwischen den Elektrodenschichten 2, 3, wobei mit Hilfe der verlängerten Kriechstrecke zwischen den Elektrodenschichten 2, 3 die Gefahr eines Kurzschlusses vermindert werden kann.
Auf der Oberfläche der Elektrodenschichten 2, 3 sind Kontaktschichten 4 durch Aufdampfen aufgebracht. Auf jeder Kontakt- schicht 4 ist ferner eine Zuleitungsschicht 5 angeordnet. Dabei ist der Abstand zwischen der Zuleitungsschicht 5 und der Kontaktschicht 4 in Figur 1 nicht maßstabsgetreu gezeichnet. Bei einem Kondensator nach Figur 1 wird nämlich die dichtest- mögliche Packung der Schichten übereinander angestrebt. Wie in Figur 1 dargestellt, sind die Zuleitungsschichten 5 so ausgeführt, daß sie oben beziehungsweise unten über den SchichtStapel hinausragen und so von außen leicht, beispielsweise mit Hilfe von Schoopschichten, kontaktiert werden können.
Figur 2 zeigt einen Kondensator, wobei die Bezugszeichen in Figur 2 den Bezugszeichen in Figur 1 entsprechen. Im wesentlichen ist der Aufbau des Kondensators in Figur 2 derselbe wie in Figur 1. Der Kondensator gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem Kondensator gemäß Figur 1 darin, daß zwischen den Elektrodenschichten 2 , 3 eine weitere Trennschicht 6 angeordnet ist. Auf jeder der Trennschichten 1, 6 ist jeweils eine Elektrodenschicht 2, 3 durch ein Beschichtungsverfahren, beispielsweise durch Rakeln von mit einem Bindemittel ver- mischten Pulver, aufgebracht.
Aufgrund der zweiten Trennschicht 6 zwischen den Elektrodenschichten 2, 3 kann auf jeder Seite der Trennschichten 1, 6 auf einen der beiden Freiränder 8, wie sie in Figur 1 benö- tigt werden, verzichtet werden. Die zwischen den Elektrodenschichten 2, 3 angeordnete Doppelschicht ist nämlich bei Figur 2 doppelt so dick wie die entsprechende Einfachschicht bei Figur 1. Dadurch ist die Kriechstrecke zwischen den beiden Elektrodenschichten 2, 3 verlängert. Mit dem Weglassen jeweils eines Freirandes 8 auf jeder Seite der Trennschichten 1, 6 steigt die Volumenausnutzung des Kondensators weiter an.
Figur 3 zeigt den durch Übereinanderstapeln von mehreren Lagen 9 mit Hilfe eines in Figur 4 dargestellten Aufwickelvorgangs hergestellten Wickel 11 im Querschnitt. Es sind vier Lagen 9 übereinandergestapelt dargestellt . Jede der Lagen 9 entspricht dabei einem Aufbau, wie er durch zweimaliges Übereinanderstapeln einer in Figur 1 dargestellten Anordnung entsteht .
Figur 4 zeigt das Aufwickeln einer Lage 9 mit Hilfe eines Wickeldorns 10 zu einem Wickel 11, wie er für zylIndersymmetrische Anordnungen benötigt wird.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Doppelschicht-Kondensator
- mit zwei übereinanderliegenden, durch eine elektrisch isolierende Trennschicht (1) voneinander getrennten Elektrodenschichten (2, 3),
- bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) durch ein Beschichtungsverfahren auf die Trennschicht (1) aufgebracht ist .
2. Kondensator nach Anspruch 1, bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) auf die Trennschicht (1) aufgebrachte Partikel oder Fasern umfaßt.
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) aus mit einem geeigneten Klebemittel vermischten Pulver hergestellt ist.
4. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2 , bei dem die Trennschicht (1) elektrostatisch mit einer Elektrodenschicht (2, 3) beschichtet ist.
5. Kondensator nach Anspruch 1 bis 4, bei dem die von der Trennschicht (1) abgewandte Seite wenigstens einer Elektrodenschicht (2, 3) mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktschicht (4) beschichtet ist.
6. Kondensator nach Anspruch 5, bei dem die Kontaktschicht (4) durch Aufdampfen oder Aufsprühen hergestellt ist.
7. Kondensator nach Anspruch 1 bis 6, bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) Kohlen- stoff oder ein anderes für einen elektrochemischen Doppelschicht-Kondensator geeignetes Material umf ßt.
8. Kondensator nach Anspruch 7 , bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) ein elektrisch leitfähiges Polymer oder ein Metalloxid umfaßt.
9. Kondensator nach Anspruch 1 bis 8, bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) porös ist .
10. Kondensator nach Anspruch 1 bis 9, bei dem wenigstens eine Elektrodenschicht (2, 3) mit ei- ner eine hohe Stromtragfähigkeit aufweisenden Zuleitungsschicht (5) bedeckt ist.
11. Kondensator nach Anspruch 1 bis 10, bei dem die Trennschicht (1) eine poröse Schicht ist, die mit einer ionenhaltigen Flüssigkeit getränkt ist.
12. Kondensator nach Anspruch 1 bis 11, bei dem zwischen den Elektrodenschichten (2, 3) zwei Trennschichten (1, 6) angeordnet sind und bei dem jede Elektrodenschicht (2, 3) durch ein Beschichtungsverfahren auf einer Trennschicht (1, 6) aufgebracht ist.
13. Kondensator nach Anspruch 1 bis 12, bei dem die Dicke einer Elektrodenschicht (2, 3) weniger als 500 μm beträgt.
EP01989372A 2000-12-06 2001-12-05 Elektrischer doppelschicht-kondensator Withdrawn EP1340236A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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