TW523767B - Electrical double layer capacitor - Google Patents
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Description
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五、發明說明（l) 【發明領域】 固 本發明係有關於電子雙層電容器，特別是關於使用 態極化電極之大電容值電子雙層電容器。 【習知技術說明】 在習知範例1中的電子雙層電容器將參照第1圖至第3 圖而被說明。
參照第1圖，電子雙層電容器的細胞單元薄板171具有 兩細胞單元壓成薄板的構造。每一細胞單元161包括框架 外型的襯墊151，配置於襯墊151内部的一對極化電極 ，夾在極化電極110與緊黏於襯墊151上方表面的電流收集 器121中間之分隔器。電解質溶液丨3〇被密封於細胞單元” 161中。極化電極11〇與電流收集器12ι接觸。如第2圖中所 示，襯墊151的上方與下方表面是平坦的。 如曰本專利公開公報Ν ο · H e i 4 - 2 8 8 3 6 1中所揭露， 極化電極11〇由主要包含活性碳/{)〇178(：^11材料或類似者的 固態活性碳所製造。電流收集器丨2 1是由橡膠或者塑膠所 製造，其包含導電性碳。 因為電子雙層電容器的反抗電壓是由電解質溶液13〇 的電解作用電壓所侷限，細胞單元161根據所需要的反抗 電壓而串聯地連接。再者，如第3圖所示，細胞單元薄板 1 71的兩側被夾在壓力板丨9 〇之間而施以壓力於細胞單元之 間以及接端電極1 8 〇之間，因此減輕在電流收集器丨2 1與極 化電極11 0之間的接觸電阻。 在最近幾年中’由此構成的電子雙層電容器藉由使用
7061-4193-PF ; ahddub.ptd
523767 五、發明說明（2) __ =良的極化電極而製造大電容值，以及藉由變少 電阻值（在下文中參照為"ESR")而發現電子專效串接 =新用途。例如’具有電源供應的用途，盥鉛酸曰電容器 二而用以驅動汽車中的啟動馬達，以及與太陽池相結 6的輔助電源供應的未來用途。 把電池相結 2電子雙層電容器被使用於那些未來用途 電子雙層電容器極有可能被放置於高溫汽例中， 此類環境之下要求電子雙層電容器的高可。缺以及在 習知範例1中的上述電子雙層電容器具有以下又的問題而’在 (jo在細胞單元薄板171中，在細胞單元161内部 f =液130以彼此不同材料的襯墊151與電流收集2、 、黏：：被密封。在高溫時’電解質溶液13〇是熱'膨脹。 ^再者，由於大電壓或高溫的應用使得氣體 =内部。如第U中所示，電流收集器m的外 =表：是接觸到細胞單元薄板171的側邊表面。邊末 =道=於電解質溶液的熱膨脹與細胞單元内部氣體的發菁生 斤導致的間隔而在襯墊151與電流收集器121之間發生缺口 至夕因卜^容易從該缺口滲漏細胞單元内部的電解質溶液130 (2)為了改良極化電極11〇與電流收集器121的電子接 觸，細胞單元薄板1 71如此構造以便從最外層電流收集器 121的外側施壓力以及藉由難以變形的高硬度金屬板而'夾 緊（參照第3圖中的壓力板19〇)。再者，在電子雙層電容 器的結構材料之間，具有許多實例為極化電極11〇是以類 第7頁 7061-4193-PF * ahddub.ptd 523767 五、發明說明（3) 似活性碳的燒結主體之堅固且硬的檨株 人w偁仵組成，以及 1 5 1是以類似ABS樹脂的堅固材料所形. m ^ 寸的精準。因為電流收集器121是以薄且有彈 電口尺 膠所形&，位置移位發生於壓迫電流收集器12心：橡 結果，強大的力量是局部地施加於電流收集器丨2】之、 以及裂縫是容易發生於電流收集器1 2 1中。' ° 可藉以解決以上問題的技術揭露於日本專利公 No· Hei 8-7829 1 (習知範例2)，日本新型專利公 No· Sho 6卜1 1 7238 (習知範例3 )以及日本專利公開公報 No· Hei 5-46026 (習知範例4 )。 在習知範例2的電子雙層電容器中，如第4圖中所示， 在細胞單元薄板1 7 2的細胞單元1 6 2内部之電流收集器丨2 2 的外部直徑是小於在最外側的電流收集器121的外部°直徑 。亦即，電子雙層電容器被構成以便細胞單元内部之電流 收集器122的外部直徑被設定至具有在襯墊152的内部直^ 與外部直徑之間的中間值，以及電流收集器丨22的周邊邊 緣部分被接到襯墊152的内部周邊表面的凹處153，如第5 圖中所示。 在習知範例3的電子雙層電容器中，如第6圖中所示， 階梯部分被形成於襯墊1 5 4的尾端表面兩者的内部周邊部 分之上，如第6圖中所示，電流收集器1 2 3被接到這些階梯 部分58，以及細胞單元被構成於電子雙層電容器中。兩或 更多此等細胞單元被累積並且細胞單元薄板被形成於習知 範例3中。 第8頁 7061-4193-PF ； ahddub.ptd 523767 五、發明說明（4) 再者’在習知範例4的電子雙層電容器中，如第7圖中 所示，凹面被形成跨過細胞單元薄板173的細胞單元163的 襯塾155的上方與下方表面兩者之上的框架完全周圍的每 一者。相對應於凹面，凸出被形成於電流收集器丨2 4，以 及凸出與凹面接合。第8圖是襯墊155的示意圖。凹面156 被形成跨過襯墊155的上方與下方表面兩者之上的框架完 全周圍。
在習知範例2至習知範例4的電子雙層電容器中，藉由 加強在各自細胞單元之間的密封強度而防止由於裂縫或分 隔所導致的電解質溶液滲漏。 然而’在習知範例2至習知範例4的電容器中，遭受ΰ 下問題而難以改進生產力以及確保可靠度。 在細胞單元中收集器1 22的侧邊邊緣部分被插入於襯 墊152的凹面之後，襯墊152被壓縮以製造習知範例2的電 子雙層電容器。結果，與習知範例丨的上述電容相比較， =1 雔22Λ襯墊152的結合強度被改良，卩及習知範例2 的電子雙層電容器中密封的可靠度被改良。 然而，如第5圖所顯示，襯墊152的上方與下方
::1:2坦：’以及因為電流收集器122的厚度是存在的， ==面部分153中被電流收集器122側邊邊緣部分 器^/立刀^厚的，以及凹面部分153中不插入電流收集 1，電:疋薄的。由於變形發生於不同厚度的邊界^ ^收集器122與襯塾152是容易被彼此 液，因而不能確保可靠度。 ◊ /局％
523767 ί、發明說明（5) 流收：ί…在製造習知範例2的電容器中，在最外側的電 m 具有具有以彼此不同材料的電流收集器122與 圖體的構造’卩及密封構造是完全相同於第1 黑in中的電容器’以及因此，在高溫環境之下， &罢θ、载疋谷易朝向最外側更加地應用至電流收集器12， =溶液由於襯替152與電流收集器121之間的間隙而容 於1"=时此外，位置位移可能發生於裝配電流收集器1 22 二：胞早兀内部是有高度可能性的。&置位移導致不均勻 ，力而引起細胞單元薄板的ESR上升以及溶液從細胞單元
/反滲漏。因此，產生此類問題而降低電容器的良率，亦 即生產力的降低。 ^在習知範例3的電子雙層電容器中，與習知範例2相比 較，電流收集器123被儲存在形成於襯墊的尾端表面兩者 的内部周邊部分之階梯部分而導致在電流收集器至襯墊的 釔合強度之改良。然而，在高溫的環境之下，細胞單元薄 板外側的電流收集器可能從襯墊剝落以及電解質溶液丨3〇 滲漏至電容器外部。此外，習知範例3的電容器具有在高 溫之下細胞單元薄板的細胞單元之間電子接觸可靠度 題。 又、口 接著’讓我們考慮習知範例4的電子雙層電容器，在 此電容器中’電流收集器124的凸出插入至襯墊155°的凹面 使得當壓力從細胞單元薄板最外側層的電流收集器被廡用 時難以產生電流收集器1 24的位置位移。然而，當電流\欠 集器124的設計厚度變成大於襯墊155凹面的深度胃時广捲曲
7061-4193-PF ; ahddub.ptd 第10頁 523767
發生於襯墊155中電流收集器124的凸出盘伽4 t 彼此接合的部分。捲曲使得間隙發生於^j t的凹面 五、發明說明（6) 之間，從而使得其容易彼此分隔電流收^集器與襯墊 155。 L收集态124與襯墊 另外，因為習知範例4的電容器被槎 器1 24與襯墊1 55的外部直徑是彼此完全 μ /;二收集 中的電容器構造，以及彼此不同材料;; 集器1 24被結合在一起，由於熱應力或者類了二7， 易發生於襯墊155與電流收集器124之間。、 ，刀隔容 【發明概要】 Β 力 本發明已經完成於以上情勢之 的在於提供電子雙層電容器， 下。以及因此本發明之 其具有改良生產力的能 不赞明之另一目的在於提 高溫環境之下，其改良可靠度 2了達到以上目的’根據本發明，提供電子雙 器如下。 失住能滲透的分隔器的一對極化電極之細胞單元 被提供具有框架外形與電流收集器的第一襯墊，第一: 收集器與第二電流收集ϋ各自土也被黏附至此襯㈣上方$ 端側邊與下方尾端側邊。 ％ 此外’另外的框架襯墊，第二襯墊與第三襯墊 至第一襯墊的上方尾端側邊與下方尾端側邊之上而利用 一襯墊各自地將第一電流收集器與第二電流收集器夾在
五'發明說明（7) 間而密封坌 . τ第—襯墊的内A 並且本發明 ς。 ί被形成於所面臨以層 母一收集器的側邊邊少 在襯塾巾由此 低應力之下&人φ ^鲛得容 下結合電流收集 ，本發明的電 電汰收集ϋ的側邊邊：又 墊’其改良電子C所 境之下來自電電容器 尤其，：：器細胞單元 rt 精由5周整本發明 ::流收集器厚度的比例 衣兄之下高可靠度的電子雙 為讓本發明之上述和其 顯易懂，下文转與 說明如下特舉較佳實施 電容器 一者的 階梯部 易連且至觀塾 層電容 有表面 的可靠 的電解 電子雙 為 0· 1， 層電容 他目的 例，並 f*有結構如下，階梯部 部週邊尾端表面以及 所，供。電流收集器 可以藉由此階梯部分於 〇 器具有結構如下，每一 &接觸到所面臨的襯 度’藉由防止在高溫環 質溶液滲漏。 層電容器之階梯部分深 7以獲得在南溫 器。 '特徵、和優點能更明 配合所附圖式，作詳細 【圖式簡單說 第1圖係用以顯示習知範例i的 胞早元薄板之剖面圖； 電子雙層電容器中的細 第2圖係用以顯示習知範例 墊之剖面圖； 电于雙層電容器中的襯 ;第3圖係用以顯示習知範例μ電子雙 明 圖 層電容器之側視
523767 螓 五、發明說明（8) 第4圖係用以顯示習知範例2的電子雙層電容器中的細 胞單元薄板之剖面圖； 第5圖係用以顯示習知範例2的電子雙層電容器中的襯 墊之剖面圖； 第6圖係用以顯示習知範例3的電子雙層電容器中的細 胞單元之剖面圖； 第7圖係用以顯示習知範例4的電子雙層電容器中的細 胞單元薄板之剖面圖； 第8圖係用以顯示習知範例4的電子雙層電容器中的襯 墊之剖面圖； 第9圖係用以顯示根據本發明第一實施例的電子雙層 電容器中的細胞單元薄板之剖面圖； 第1 0圖係用以顯示根據本發明第一實施例的電子雙層 電容器中的襯墊之剖面圖； 第11圖係用以顯示根據本發明第一實施例的電子雙層 電容器之側視圖； 第1 2圖係用以顯示根據本發明第二實施例的電子雙層 電容器中的細胞單元薄板之剖面圖； 第1 3圖係用以顯示根據本發明第二實施例的電子雙層 電容器中的襯墊之剖面圖；以及 第1 4圖係標繪顯示於第一表格中之第一實施例與第二 實施例階梯部分深度、電流收集器厚度與瑕疵率的相互關 係之圖形。 【符號說明】
7061-4193-PF ： ahddub.ptd 第13頁 523767 五、發明說明（9) 10a 〜極化電極； 10b 〜極化電極； 10c 〜極化電極； 10d 〜極化電極； 20a 〜電流收集器； 20b 〜電流收集器； 30〜 /電解質溶液； 40〜 /分隔器； 40a 〜分隔器； 40b 〜分隔器； 51〜 /襯墊； 52a 〜襯墊； 52b 〜襯墊； 53、 /概塾， 54a 〜襯墊； 54b 〜襯墊； 5 5a 〜襯墊； 55b 〜襯墊； 56a 〜階梯部分； 56b 〜階梯部分； 56c 〜階梯部分； 57a 〜階梯部分； 57b 〜階梯部分； 57c 〜階梯部分； 57d 〜階梯部分； 57e 〜階梯部分； 57f 〜階梯部分； 5 8〜階梯部分； 6 1〜細胞單元； 61a 〜細胞單元； 61b 〜細胞單元； 62 - v細胞單元； 62a 〜細胞單元； 62b 〜細胞單元； 71 - “細胞單元薄板； 72， -細胞單元薄板 80〜接端電極； 90〜壓力板； 110 〜極化電極； 121 〜電流收集器 124 〜電流收集器； 130 〜電解質溶液 122 〜電流收集器； 123 〜電流收集器 140 〜分隔器； 151 〜襯墊； 152 〜概塾； 153 〜凹處；
7061-4193-PF ； ahddub.ptd 第14頁 523767 五、發明說明 (10) 154 〜襯塾； 155 〜襯墊； 156 〜凹面； 161 〜細胞單元； 162 〜細胞單元； 163 〜細胞單元； 171 〜細胞單元薄板； 172 〜細胞單元薄板； 173 〜細胞單元薄板； 180 〜接端電極； 190 〜壓力板。 【較佳實施例的詳細說明】 根據本發明第一實施例的電子雙層電容器將參照第9 圖而說明。 / ,、 根據本發明電子雙層電容器的細胞單元薄板71具有細 胞單元61a與61b是垂直地層壓的構造。細胞單元61&包括 能渗透的分隔器4 0 a、極化電極1 〇 a與極化電極1 〇 b，其各 自地配置為接觸分隔器4〇a的上方表面與下方表面，以及 電流收集器20a與電流收集器2〇b，其各自地配置為接觸那 些極化電極1 0 a與1 〇 b的外部表面。再者，細胞單元6 1匕包 括月tw參透的为隔器40b、極化電極i〇c與極化電極iQd，其 各自地配置為接觸分隔器4〇b的上方表面與下方表面，以 及電流收集器20b與電流收集器20c，其各自地配置為接 那些極化電極10c與l〇d的外部表面。電流收集器2〇b作 細胞單元61a與61b的電流收集器使用。 ^ 細胞單元6 la包括襯墊52a，其配置圍繞電流收集器 20a、分隔器40a、極化電極i〇a與極化電極1〇b，並且呈 接到電流收集器20a的側邊邊緣部分之階梯部分56a於^ 尾端表面的内部週邊邊緣部分，如第1〇圖所示，以及具有
^23767 五、發明說明（11) 襯的墊Γ方a 部週邊尺寸的襯塾51並且黏附至襯 的上方尾知表面與電流收集器2〇a的週邊邻分f面。 收於細胞單元61 a的㈣概 塾5 2a與電流收集器2〇a及2〇b密封。 =地’細胞單元61b包括襯墊52b ’其配置圍繞電流 =2〇b、分隔器40b、極化電極10c與極化電極_，並 h有接到電流收集器20b的侧邊邊緣部分之階梯部分56b 二：尾端表面的内部週邊邊緣部分，如第1〇圖所示，以 i:惠ΪΓ梯部分56c的襯墊53 ’其接到電流收集器*的側 邊邊緣。卩分於上方尾端表面内部週邊邊緣部分，並且配置 ，接觸至襯墊52b的下方尾端表面與電流收集器2〇c的週邊 邛分表面。襯墊52a與襯墊52b在構造上彼此是完全相同的 〇 、電解質溶液30被接收於細胞單元61b的内部以及利用 襯墊5 21)與電流收集器2〇1)及2〇(：密封。 較佳地’各自階梯部分56a〜56c的深度被設定為相同 於電流收集器20a與20b的厚度。襯墊51的上方與下方尾端 表面是平坦的。 較佳地，極化電極1〇a〜1〇d具有相同厚度。那些極化 電極使用藉由混合活性碳粉末與類似酚樹脂的黏結劑材料 然後燒結該混合物所獲得的塊狀活性碳而製造。黏結劑材 料與極化電極的製造方法均不侷限於上述的例子。 電流收集器20a〜2〇c以丁基橡膠薄片或者聚乙烯薄片 所形成’其中類似碳粉末的導電性材料被揉捏般形成。
523767 五、發明說明（12) :隔器40由能滲透的構件所形成，以及假 導電性以及離子傳送薄膜，其材料不侷限。舉例而〜f 隔器40可以是玻璃纖維分隔器，或者類似者。 D刀 襯墊51、52a、52b與53是框架形狀構件，以及 ::通常是長方形或者圓柱形的。襯墊51、以 二 集識至20c結合而使用於接到與密封極化電 至l〇c，为隔器4〇3與4013以及類似經稀釋 質：液3。。襯塾的材料可以是類似橡膠 夂=解 例如，丁基橡膠，聚乙埽樹脂，ABS樹脂或者類似巴者緣體 β 2上所述，根據本發明的電子雙層電容器的單元細 框架襯塾’利用建造於框架襯塾内部的能渗透分隔 ^所为隔的-些極化電極，以及黏附至襯墊的兩者 邊以及密封框架襯墊的收集器。並且，用以接到電汽收 於襯墊的内部週邊邊緣部分，因此使 付電机收集器在襯墊的排列可以比較容易，以及 發明的電子雙層電容器+，在低應力時容易導致電济: 的黏著。此外’收集器的週邊邊緣部分的；有表 被圍％以及黏合至襯墊，因此在高溫環境之下防 收集器的黏合強度減低所引起的電解質溶液滲漏。 ； 參照=圖與根第1〇此圆實而=的電Λ雙層Λ容器的製造方法將· 八H二襯墊53的階梯部分56c ’以及具有階梯部 i收集4 c尾端部分内部側邊之上的襯塾㈣^ 第17頁 7061-4193-PF ； ahddub.ptd 523767 五、發明說明（13) 接著，分隔器4 0 b被插入於極化電極1 〇 d與極化電極 10c之間，以及那些構件被接到襯墊52b的框架。然後，在 例如30wt%的稀釋硫酸的電解質溶液30已經被注入接到極 化電極10c與l〇d以及分隔器40b的襯墊52b之後，電流收集 器2 0 b被整合進入襯墊5 2 b的階梯部分5 6 b。 然後’具有階梯部分5 6 a於上方尾端部分的内部週邊 部分之上的襯墊52a被黏附至電流收集器2〇b，以及分隔器 40b被插入於極化電極10b與極化電極1〇a之間，以及那些 構件被接到襯墊52a的框架。然後，電解質溶液3〇已經二 注入接到極化電極10a，10b以及分隔器4〇a的襯墊52a之後 ，電流收集器20a的侧邊邊緣被整合進入襯墊52&的階梯部 胞單元被進一步地製成薄板時，從襯墊的黏附 至整a電收集器的以上程序被重複。 執π然/^\具有上方與下方平坦表面的襯墊51被黏附至襯 I、-電机收集器2〇a，因而可以獲得電子雙層電容器的 ί S:::!7乂。環氧樹脂的絕緣樹脂可以被覆蓋於外側 固樹月曰或者紫外光定型樹脂。 ”、、 然後，如第11圖所示，接端雷 胞單元镇柘7〗田从/丨π 4 知電極8 0破插入於配置於細 肥早兀溥板71取外侧結構兩侧上的 面的壓力柄”收集裔20a與20c表 帽等等丄：間因：： = = =藉由螺栓與螺 由此完成的電子雙声雙層電容器的能力。 又層電令益的樣品（實施例1 )的尺
523767 五、發明說明（14) -- 寸範例被顯示於第丨表袼中。如第丨表格所示，在襯墊 52>a二52b與53的外部週邊厚度與内部週邊厚度之間具有ο- ΐ 宅米 的差異 。差異 代表階 梯部分56a 、 56b 與56c 的深度 (A)以及具有與電流收集器2〇3、2〇|3與2〇(2厚度的相同尺 寸。 階梯部分56a、56b與56c是83毫米長度（L )與63毫米 見度（W)。階梯部分56a、56b與56c的深度（A)對於電 流收集器的厚度（t )的比例（A/t )的較佳數值是大於0· 1但是小於3 °更佳的數值範圍是從〇· 2至l 5。此原因將說 明於後。在第1表格的樣品中，A/t的數值是設定為1。在 此實施例中，1 8細胞單元串聯地被製成薄板而製造具有1 5 伏特反抗電壓的細胞單元薄板。
7061-4193-PF ； ahddub.ptd 第19頁 523767 五、發明說明（15) 第一表袼 5位：毫 辦 顯(L> 寬度(W) 驗⑴ 可極raH(l〇a〜l〇i〉 70 50 一 5 领離(40a，40b〉 72 52 — 0.2 電(2〇a〜20:) 82 62 0.1 懸(5" mm& p^\m 84 74 64 54 1.0 1.0 _(52a，52b> 夕搭瞧 84 74 64 54 10.3 10.2 ^:(53} 84 74 64 54 1.1 1.0 电拽iUa至l〇d是藉由混 粉末與紛樹脂粉末以及 製造。 ，根據本發明第二實施 與第13圖而說明。 極化 紛活性碳 混合物而 然後 照第1 2圖 參照 配置於細 實施例中 施例。參 器側邊部 上方與下 合 70/3〇it 碾磨’成為 電流收集器 分。就這一 所述的根據 墊示意圖， 被配置於襯 側邊。再者 第1 j圖，可以發現接到 胞單元襯墊的兩尾端部 的電容器是不同於以上 3示於第13圖中的襯 二階梯部分57b與57c 方尾端部分兩者的内部 百分率的相同 粒狀與燒結該 例的電子雙層電容器將參 的階梯部分是 點而言，在此 本發明第一實 接到電流收集 墊55a與55b的 ，在細胞單元
523767
薄板7 2的最外部輪廓 接觸’是具有接到電 。階梯部分57a〜 緣部分厚度的一半。 部分57a -雙層電容 這些階梯 於低應力 根據 包括框架 所分隔的 以及密封 分的所有 下防止由 漏0 - 5 7 f垂直地 器中，藉由 部分，電流 之下也可以 本發明此實 襯墊，利用 一些極化電 框架襯墊的 表面被圍繞 於收集器的 上的襯墊54a與54b，其與電流收集器 流收集器側邊邊緣的階梯部分57a與 57f的深度大約是電流收集器側邊邊 各自的電流收集器接到由襯墊的階梯 黏附所形成的凹面。在本發明的電子 配置於襯墊内部週邊邊緣部分之上的 收集器可以容易地被引導入襯墊並且 元成電收集器與概塾的結合。 施例的電子雙層電容器的單元細胞是 建造於框架襯墊内部的能滲透分隔器 極，以及黏附至襯墊的兩者尾端側邊 收集器。此外，收集器的週邊邊緣部 以及黏合至襯墊，因此在高溫環境之 黏合強度減低所引起的電解質溶液渗
用以製造根據此實施例的電子雙層電容器之條件與方 法是完全相同於以上所述的第一實施例。由此完成的/電子 雙層電谷器的樣品（實施例2 )的尺寸範例被顯示於第2表 格中。 ” 、 襯墊54a、5 4b、5 5a與55b接到電流收集器的階梯部分 的尺寸是83毫米長度（L) 、63毫米寬度（w)與〇·〇5深度 (Β )。垂直製成薄板的襯墊的薄板表面階梯部分的總深 度（相當於2*Β )對應於電流收集器20a、20b與20c的厚度 之比例被設定為1，但是該比例的較佳數值是大於〇 · 1但=
523767
小於3。更佳的數值範圍是從〇· 2至2. 5。此原因將說明於 後。 第二表格 單位：毫米 組件 ΛΙΙΊΤ 寬度⑴ 厚度JlL 可極化電極（l〇a〜10<〇 ~~70"~ 50 5 分隔器（40a，40b) ~~72~ 52 0.2 电流收集器（20a〜20c〉 82 62 0.1 mm (54) 外部週遣 84 64 1.1 內部週邊 74 54 1.0 襯塾（55a，55b〉 外部週邊 84 64 10.3 內部週逵 74 54 10_2 ------ 接著，根據本發明的以上第一與第二實施例的比較範 例（先前技術）將被說明。 (比較範例1 ) 作為比較範例1，具有相同於第i圖中所示細胞單元薄 板的剖面圖構造的電子雙層電容器已經被製造。用以製造 根據該電子雙層電容器之條件與方法是大體上完全相同於 以上所述本發明實施例。 於第3由矣此Λ成的二雙層電容器的樣品的尺寸範例被顯示 =3表格中。電解質溶液130與其他構件 疋全相同於以上所述本發明實施例。 丁疋八蔽工
523767 五、發明說明（18) (比較範例2 ) 作為比較範例2，具有相同於塗 板的剖面圖構造的電子雙層電容圖細胞單元薄 根據該電子雙層電容器之條造。用以製造 以上所述本發明實施例。/、方去疋大體上完全相同於 電解質溶液130與其他構件的材料是大體上完全 於以上所述本發明實施例。 在細胞單^内部的電流收集器大小被設定細毫米長 又（L)、62宅米寬度⑴與01深度⑴。其他組件的 大小是完全相同於比較範例1。 第三表格 單位：毫米 組件 長Ji(L) 寬度⑴ 厚度⑴ 可極化電極（110〉 70 50 5 分隔器（140〉 72 52 0.2 電流收集器〈121) 82 62 0.1 襯墊（151 > 外部週邊 84 64 10.2 內部週逵 74 54 10.2 (比較範例3 ) 作為比較範例2，具有相同於第7圖中所示細胞單元薄 板的剖面圖構造的電子雙層電容器已經被製造。用以製造 根據該電子雙層電容器之條件與方法是大體上完全相同於 以上所述本發明實施例。
7061-4193-PF ； ahddub.ptd 第23頁 523767
測 用 f f ’對於實施例丨與實施例2以及比較範例丨至3，量 B的瑕疵發生率以及在可靠度測試中的相對平均使 期的結果將說明於後。
_在可^度測試中的相對平均使用期是由以下方法所獲 ^，對於每一樣品是處在75度(：與應用直流Η伏特的狀態 中，直到瑕疵（電解質溶液滲漏至外部）發生於一樣品中 的消耗時間而獲得，以及所獲得的結果繪製於^1131111圖 ^上，並且各自層級的平均使用期（ΜΤΤ{?)從該結果而獲 得2各自樣品的平均使用期是利用比較範例丨的平均使用 期是1而做正規化。在各自層級中的樣品個數設定為3〇， 以及獲得它們的平均值。結果顯示於第4表格中。
在第4表格中，實施例1的A/1數值是襯墊階梯部分的 深度對於電流收集器的厚度之比例，以及實施例2的2β/七 數值是製成薄片的襯墊的上方與下方階梯部分的總和對於 電流收集器的厚度之比例。第1 4圖是描繪顯示於第4表格 中在本發明實施例1與實施例2中襯墊階梯部分的深度對於 電流收集器的厚度之比例（A/t與2B/t )於橫座標軸以及 瑕疵比例於縱座標軸之圖形。 參照第4表格，與比較範例1相比較，比較範例2與3的 電容器各自地具有21%與29%的製程瑕/疵率，其各自低於 比較範例1為3 0 %與2 2 %。相似地，相對平均使用期各自地
523767 五、發明說明（20) ' ' 延伸2. 4倍與2· 8倍。 相反地，在本發明的實施例i中，具有A/t數值從〇5 至1 · 5 ’製程瑕疵率是〇至2 %，以及相對平均使用期是丨〇倍 或更長’其不僅與比較範例1相比較甚至與比較範例2與3 相比較都是大幅度地改進。再者，與比較範例1至3相比 較，在具有限制2B/t數值從〇· 5至1 · 5之下，在本發明的實 施例2中，製程瑕疵率與相對平均使用期是大幅度地改進κ 、參照第1 4圖，在本發明中，可以發現為了設定瑕疵率
為20°/。或者更低（8〇%良率或者更高），八/七或2以七的數值 而要被没定為大於〇· 1但是小於3。為了更有把握地獲得以 上想要的瑕疵率，可以發現更佳數值是設定為大於Q 2 是小於2. 5。 —
通常，當電流收集器20的厚度是稍微大於電流收集丨 接合部分（階梯部分56a〜56c與57a〜57f)的深度尺寸 (A與2B)時，電流收集器適用作為包裝，由於它是柔軟 的以及在壓力被應用至電流收集器時，碰撞至電流收集丨 :二隹:壞的程度’因此使得難以滲漏溶液。然而，當電^ ::=的厚度變為漸漸地厚於電流收集器接合部分的深』 4播1 *位置位移發生’以及結果密封強度減弱如同在， ΪΪ1:塾咖材料製造而彼此相互不接觸。相反』 、I f集器接合部分（階梯部分56a〜56c與57a〜57
1 直彳栘難以發生。然而，因為電流收集； 523767 五、發明說明（21) 是在浮動狀態，當壓力相反地應用至電流收集器時，電流 收集器被導致移動於細胞單元内部，以及電解質溶液3 〇是 連接於細胞單元之間而結果是每一細胞單元的電壓上升。 再者’假設發生此類問題使得失去位能平衡以及可靠 度可能降低。 在根據本發明的電子雙層電容器中，在製程中瑕疵難 以發生，以及相對平均使用期明顯地改良。特別是當電流 收集器接合部分（階梯部分）被配置於襯墊的一側邊時， 以上的瑕疵是明顯的。對此的原因將被考慮。 凹面與凸面的接合部分被配置如同在比較範例4 (參 照第7圖），但是在不同材料之間的結合強度是不充足的 。除了接合部分之外’ Μ墊與電流收集器之間的結合表面 是容易由於溫度負載或類似者而被去掉或者毀壞，並且 損或削除被延伸至接合部分，以及電解質溶液滲漏： = =材料製作的襯墊彼此相互接觸的部 d 發明地實施例1中（參照第9圖）“士 合強度變而，以及間隙難以發生。囡 M ; 、、、口 電流收集器與襯墊彼此相互接觸的 ’ M毁損發生於 生於襯墊彼此相互接觸的部：觸；:二=沒有毀損發 會發生在細胞單元内部的電解質溶液滲；：外土不：有機 ，使用於此的樣品中，在其中測試的於 σ Λ際上 從〇· 5至1· 5，即使毀損發生於電流收】=、、/1:數值是 接觸的部分，毀損停留於那裡，以及、二σ /、襯墊彼此相互 至襯墊彼此相互接觸的部分。 /又有樣品的毁損延伸 523767 五、發明說明（22) 如以上所說明，根據本發明的電子 以致於襯墊配置於最外側電流收集器芰層電容器被構成 以接到電流收集器的側邊邊緣部分之比外部側邊，以及用 塾的尾端表面，因而具有或得以下1弟部分被配置於襯 ⑴當黏附電流收集器至襯墊時的：匏力。 被壓制，以及電子雙層電容器 ^曲或者位移可以 可以被改良。 艮率，亦即，生產力 (2)在高溫之下襯墊與電流收集器 止’因而防止發生電解質溶液^^度之減弱 在…下電子雙層電容器的可靠度可以=部，以及 雖然本發明已以釦 ΡΡ宏太恭β日/ 車又佳實施例揭露如上，妒盆*非 限疋本發明’ *何熟 其並非用以 ^ ^ 在不脫離本發明之精神
7061-4193-PF ； ahddub.ptd 第27頁 523767
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Claims (1)
- 523767 六、申請專利範圍 1. 一種電子雙層電 細胞單元構件，一 其中間； 第一襯墊，其框架 中，該第一襯墊具有形 一階梯部分； 第一電流收集器， 流收集器黏附至該第一 第二襯墊，其框架 與該第一電流收集器， 相同週邊尺寸； 第二電流收集器， 該第二電流收集器具有 及 第三停墊，其框架 與該第二電流收集器， 相同週邊尺寸以便該第 接到形成於其内部週邊 2·如申請專利範圍 中該第一階梯部分具有 度，以及該第二階梯部 之深度。 > 3 ·如申請專利範圍 中該第二襯墊供給具有 梯, 谷恭，包括： 對極化電極將能渗透的分隔器爽在 外形用以放置該細胞單元 成於其内部週邊上方邊緣部分:ί 其接到該第一階梯部分， 襯墊的上方表面； '亥第一電 外形黏附至該第-％墊的上方矣 該第二襯墊具有如 ^方表面 J落第一襯墊的 其黏附至該第一襯墊的 比該第-襯塾較小的週邊=面以 外形黏附至該第_冑 該第三襯塾具有如同該第 -電流收集器的— ： 邊緣部分的第二階梯部j、、…破 f1項所述之電子雙層電容器，波 電流收集器厚度之深、 刀八有專於垓第二電流收集器厚度 第1項所逑之電子餡 从朴a* 电于雙層電容器，复 於其内部週邊诸从 、 〆、 义透邊緣部分的第三階 7061-4193-PF ; ahddub.ptd 第29頁 523767 六、申請專利範圍 $分而用以部分地接到該第一電流收集器的該側邊邊緣部 乂及。亥第一概塾提供具有於其内部週邊下方邊緣部分 的第四階梯部分而用以部分地接到該第二電流收集器 側邊邊緣部分。 Λ > 4·如申請專利範圍第1項所述之電子雙層電容器，其 中该第一階梯部分的深度對於該第一電流收集器的厚度之 =例疋0 · 1至3 · 〇以及該第二階梯部分的深度對於該第二電 々丨L收集器的厚度之比例是〇 · 1至3 · 〇。 5·如申請專利範圍第3項所述之電子雙層電容器，其 2該第一階梯部分與該第三階梯部分的深度總和對於該第 一電流收集器的厚度之比例是〇· 1至3以及該第二階梯^分 與該第四階梯部分的深度總和對於該第二電流二 度之比例是0·1至3。 叹集裔的厗 6·如申請專利範圍第1項所述之電子雙層電容器，豆 中該第一電流收集器與該第二電流收集器的材料:且右、 電性的丁基橡膠薄片與聚乙烯薄片的一者。 7·如申請專利範圍第丨項所述之電子雙層電容 直 中該極化電極的材料是塊狀活性碳。 "八 8·如申請專利範圍第丨項所述之電子雙層電， 中該第一襯墊、該第二襯墊與該第三襯墊的材$登’摆、 丁基橡膠、聚乙烯樹脂與ABS樹脂中的一者。疋& ” 9.如申請專利範圍/第1項所述之電子雙層電办甘 中電解質溶液是密封於該第一襯墊内部。 备@ 1〇.如申請專利範圍第1項所述之電子雙層電六、第30頁 523767 六、申請專利範圍 一步地包括第二細胞單元構件，其提供具有該第一1襯墊的 相同外形之第四襯墊以致於該第四襯墊與第三電流收集器 一起夾於該第一襯墊與該第三襯墊之間，該第三電流收集 器接到形成於其内部週邊上方邊緣部分的第三階梯部分。7061-4193-PF ； ahddub.ptd 第31頁
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