TW535178B - Cylindrical high-voltage super capacitor and its manufacturing method - Google Patents

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535178 五、發明説明（/ ) 發明領域 本發明是有關於一種圓筒型高電壓超高電容器 (Cylindrical high voltage supercapacitors)及其製造方法， 且特別是有關於將至少一層雙極性電極夾入陽極與陰極之 間，並以螺旋形捲繞的圓筒型高電壓超高電容器及其製造 方法。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 電池經常的被攜帶式電子器具，充電式電動工具，不 斷電系統及電動車所需求。在前述應用中，電池具有〜項 不變之趨勢，即是電池必須短小、輕量及具有高能量。爲· 達成這些需求，電池遂有新電極材料之開發及新電池設計 之發展。電池所儲存之能量可用數秒鐘或數小時的時間釋 放。需要長放電時間時，電池即需大能量密度，一般而言， 此特性可在新材料的一定體積中塞入大量反應物而達成。 然而，在極短放電時間內需要大電流的應用中，負載將消 耗瞬間電力，該電力唯有具備高功率密度的電池才能提 供。電力爲電流密度與電池操作電壓的乘積，其中的電壓 較易於最大化以獲得高功率密度。而使工作電壓最大化之 最有效的方法爲採用雙極設計，此法可在小的電池體積中 產生大電壓。文獻上已有許多利用雙極設計來提升鉛酸電 池之功率密度的報告，此處只舉出一些例子，例如是美國 專利第 4，188,464 ; 4,539,268 ; 4,254,415 ; 5,729,891 ; 5,882,817 ; 5,993,494 號及 LaFollette 與 Bennion 在 1990 年 12 月 137 期 12 卷之 J. Electrochem. Soc.，上之”Design Fundamentals of High Power Density, Pulse Discharge, Lead 3 83. 3. !〇,〇〇〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 535178 8 7 0 0twf. doc/009 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印褽 五、發明説明（}) Acid Battenes”均討論雙極設計。不論電池工業如何努力， 瞬間電力仍應由電容器，特別是超高電容器來提供爲佳， 這是因爲後者具有比任何電池更高之功率密度。 超高電容器是利用表面吸附，即一種靜電吸引，與表 面氧化還原來儲存高達數千法拉(F)的儲能兀件。由於快速 之物理變化如吸附，及淺層電荷聚集如表面反應，使超高 電容器具有遠大於所有電池所能提供之功率密度。電池利 用發生於電極之巨體（bulk)中的緩慢化學反應來儲能，電 池之能量釋放同樣非常緩慢。此種充電-放電機制之差 異，使電池具有高能量密度，而超高電容器具有高功率密 度。在電池或超高電容器的發展中，目標即在於改善此種 元件先天不足的特性。因爲超高電容器之儲能與其工作電 壓之平方成正比，如方程式（1)所述 E= 1/2 CV2 (1) 式中E爲儲能，C爲電容量，V爲工作電壓’增加V 以提升超高電容器的能量密度乃爲合理之道。除了以選用 正確之電解液來加大V，例如水系電解液提供IV，而有 機系可提供高達3V之工作電壓，電池所用之雙極設計也 可應用於超高電容器。事實上，已有許多報告使用該設計 使超高電容器具有高電壓，如美國專利第5,450,279 ; 5,646,815 ; 5,907,472 ; 5,930，108 ; 5,959,830 ; 5,993,494 ; 6，187,061 ; 6,304,426 ; 6,306,270 ; 6,320,740 號及日本專 利第JP_A-6-5467號。如同雙極性電池，前述之報告全使 用以具離子導電性的隔離膜隔開之堆疊雙極性電極，並置 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 略· 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（21〇><297公釐） 83. 3. 10,000 535178

經濟部中夬標準局貝工消費合作社印^ 五、發明説明（$ ) 於一氣密封裝中而成。 然而’將多層電極，隔離膜及密封襯墊，依序並多次 重複地逐一堆疊，是費時費錢的製程。另外，所製成之元 件體積龐大’且幾乎一成不變地爲長方形或正方形，而使 得此種元件不能應用於空間與形狀均受限制的狀況中。 、 尙且’在傳統上，圓筒型超高電容器之工作電壓被製 @成只有2.3-2.5V，而大多數1C的操作電壓爲3-5.5V。 因此要維持1C之運作，至少需2個低電壓超高電容器串. 聯使用。並且在印刷電路板（PCB)需要高電容量的場合， 所1使用電容器爲鋁電解電容器之大體積傳統零件，因此在 PCB上必須設置較多以及體積較大的電容器，使得PCB 不易於被小型化。 医life ’本發明的目的在提出一種圓筒型高電壓超高電 $器及其製造方法，能夠以螺旋捲繞的方法而較容易的製 造出圓筒型高電壓超高電容器。 本發明的另一目的在提出一種圓筒型高電壓超高電容 器及其製造方法，能夠形成體積較小且具有較高體積效率 的圓筒型高電壓超高電容器電容器。 本發明之再一目的在提出一種圓筒型高電壓超高電容 器及其製造方法，能夠提升圓筒型超高電容器的工作電 壓。 本發明之再另一目的在提出一種圓筒型高電壓超高電 容器及其製造方法，能夠減少積體電路板（PCB)上的零件 數目與零件體積。 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) μ規格（210X297公釐） 83. 3. !〇,〇〇〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印繁 535178 8700twf.doc/009 A7 B7 五、發明説明（^ ) 本發明之更另一目的，在於提供一種圓筒型高電壓超 高電容器，能夠並聯以作爲電力應用。 本發明提供一種圓筒型高電壓超高電容器，此圓筒型 局電壓超筒電容器包括：一陽極，一陰極、至少一張雙極 性電極與至少一張隔離膜，其中雙極性電極係介入陽極與 陰極之間，並且每一張隔離膜係分別置入每兩電極之間， 其中上述陽極，陰極、雙極性電極與隔離膜的疊合總成係 成爲螺旋形同心捲繞的捲筒。 本發明提供一種圓筒型高電壓超高電容器的製造方 法，此方法係提供一個陽極與一個陰極，接著，將至少一 個雙極性電極介入陽極與陰極之間。然後，於每兩個前述 的電極之間分別置入一隔離膜；以及將依前述順序疊合的 陽極、陰極、雙極性電極與隔離膜同心捲繞爲一個捲筒， 以形成圓筒型高電壓超高電容器。 由上述可知，本發明係採用了一種在一陽極與一陰極 之間介入至少一雙極性電極所製造的圓筒型高電壓超高電 容器，此圓筒型高電壓超高電容器係以螺旋形捲繞，而非 垂直堆疊來製造。由於捲繞較堆疊省事，且易於自動化， 因此本發明之圓筒型高電壓超高電容器較易於製造。 而且，捲繞還能比堆疊在單位電容器體積中，以較少 之材料提供較多之電極面積。從量身訂製尺寸而言，圓筒 又比長方形或方形較易於更改，因此具有較小的體積及較 佳的體積效率。 並且，由於圓筒狀超高電容器之電壓，係隨其所含有 --------裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、tr- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 535178 8 7 0 ◦ t w f . d ◦ c / 0 〇 9 A 7 B7 五、發明说明（<) 之雙極性電極的數目而增加。因此，藉由增加雙極性電極 的數目，即能夠提升圓筒型超高電容器的工作電壓。 尙且’由於圓筒型超高電容器的工作電壓能夠提升， 因此能夠使用一個圓筒型超高電容器取代兩個低電壓超高 電容器串聯使用。並且圓筒型高電壓超高電容器具有高能 量密度’能夠取代如鋁電解電容器之大體積傳統零件，因 此，PCB之零件數目減少以及易於被小型化。 此外’由於電容器具有足夠的工作電壓，因此能夠並. 聯使用。並聯時，其總電阻爲單一成員之電阻除以形成模 組之超高電容器的數目（假設成員之電阻相等時）。因此模 組必比其任一成員更強力。再者，由於並聯模組在成員之 一失效時，模組也能照常運轉，相反地，當一成員失效時， 串聯模組將跟著停擺，因此並聯模組將比串連模組可靠。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖·式之簡單說明 第1圖爲一種圓筒型雙極性超高電容器的爆炸圖，該 電容器包含3張電極與2張隔離膜，雙極性電極被一陽極 與一陰極所夾住，且每兩電極間放置一隔離膜。隔離膜用 以分開電極並含浸超高電容器所用之電解液； 第2圖爲兩個一般之圓筒型超高電容器串聯後的定電 7 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83.3· 1〇,〇〇〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 535178 87〇〇twf.doc/009 A7 ___B7 五、發明説明（k ) 流放電，每個超高電容器之工作電壓爲2.5V，放電前，串 聯模組先被充電至4.0V ;以及 第3圖爲兩個雙極性圓筒型超高電容器並聯後之定電 流放電，每個超高電容器之工作電壓爲5.0V，放電前，並 聯模組先被充電至5.0V。 圖式之標示說明 10 :雙極性超高電容器10 11、13 :導針 15、19 :單極性電極 16 :隔離膜 17 :雙極性電極 21 :密封材質 23 :捲筒 25 :封蓋 較佳實施例 超高電容器爲利用靜電吸引，而在可極化之電極表面 聚集電荷的儲能元件。在電極中含有作爲吸附位址的碳材 或金屬氧化物，此類的物質又稱爲活性物。以電氣特性而 言，例如電容量及充放電速率，超高電容器應與電雙層電 容器（Electric Double Layer Capacitor，EDLC)及超級電容器 (Ultracapacitor)爲同義的。 有些學派認爲EDLC應保留給使用碳材爲活性物的超 8 本紙張尺度適财關家；^^CNS ) A4· ( 2U)X297公"83. 3.10,00^ "ir (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- .4 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 535178 870〇twf.d〇c/009 A7 B7 、發明説明（η ) 高電容器，而以金屬氧化物爲活性物的電容器則爲超級電 容器。金屬氧化物還能以表面氧化還原反應，或所謂的假 電容（pseudocapacitance)來儲能。不論元件之稱呼如何， 它們均能儲存高達數千法拉(F)的電荷，也均能釋放高達數 百安培(A)的瞬間電流。 習慣上，圓筒型超高電容器係使用2張電極與2張隔 離膜，且每張電極各附一張隔離膜，然後同心捲繞而成。 前述兩個電極均在一種導電材料或是集電板上，塗上一種. 相同的活性物而形成。電極之極性在製造中係由人爲指 定。超高電容器之集電板或活性物均無高的崩潰強度，超 高電容器之工作電壓實際上就是所用電解液的分解電壓。 依所用之電解液，使用水系電解液之超高電容器的評定電 壓（rated voltage)爲1.0V，而有機系電解液的評定電壓則 爲2.5V。當超高電容器被充電至高於其評定電壓之10% 時，電解液可能會分解，而可能產生災難。2.5V之超高電 容器並不容易應用，因爲經常必須使用複數顆’而且模組 之控制電路複雜且價高。顯然地，超高電容器之工作電壓 應最大化以便於使用，並擴展應用範圍。在所有的可行方 法中，雙極設計可能爲提升超高電容器之工作電壓的最有 效辦法。 方程式（2)能描述在相同電解液下，雙極性與單極性超 高電容器之工作電壓的關係。

Vbs- (n+1) Vms (2) 式中，Vbs與Vms各爲雙極性超高電容器與單極性超高電 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2丨〇><297公釐） --------jmp^— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂- 83. 3. 10,000 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 535178 五、發明説明（3 ) 容器的工作電壓。η爲電容器之螺旋形捲繞的圓筒中的雙 極性電極數目。超高電容器之電壓隨其所含有之雙極性電 極的數目而增加。例如，電容器若只含—個雙極性電極， 則在使用相同之電解液系統下，雙極設計之賴將爲單極 性元件的2倍。若使用2個雙極性電極，雙極性電壓將是 單極性電壓的3倍。 本發明較佳實施例的圓筒型高電壓超高電容器及其製 造方法如下所述’請參照第1 »’第！圖所繪示麵筒形 狀的雙極賊高電浦Η)，私含有各以ΐ5，17和19代 表的二層電極，以及用16表軸二麵離膜。電極15與 W均爲單酣，_它脱_板贿—觀上活性物， 其中此集電板例如是選自錦箱、銅箱、欽箱，或鎮箱，而 未塗上活性物之另一面則用氟化聚合物、環氧樹脂、壓克 力、脲目曰或砍膠來絕緣。將單極性電極15與19之空白面 電氣絕緣，可以省略一般設置於15或19旁之隔離膜的需 要。當電容器中之隔離膜用量愈少時，所需之電解液的量 便愈少。超高電容器若使用有機系電解液，電解液通常是 最貴的組成，因此電解液之用鸷愈少，電容器的成本即愈 低。 雙極性電極17的製造方法與單極性電極15和19相 同’只是雙極性電極〗7之兩面均塗佈有活性物，此活性 物例如是在活性碳鍍上三氧化四鐵（Fe304)，氧化鍚 (Sn02)，氧化錳（Mn02)或氧化鉛（Pb02)。並且，將活性物 粉料固定於集電板的方法，例如是可使用滾輪塗佈法’浸 10 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） 83 3. !〇,0〇〇 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 535178 8 7 0 0twf . doc/ 0 0 9 Β7 五、發明説明（气） 漬塗佈法、粉末塗佈法、電泳沉積法或濺鍍法。 在電極製成後，接著，將雙極性電極Π夾入單極性 電極15與單極性電極19之間。然後，於每兩個前述的電 極之間分別夾入一張隔離膜16，再將依前述順序疊合的單 極性電極15、單極性電極19、雙極性電極〗7與隔離膜16 所組成的疊合總成，依螺旋形同心捲繞爲一個捲筒23。用 點焊將導針11 .接在電極1 5上成爲陽極，導針13接於電 極19上成爲陰極，而電極π則不連接任何導針。此時在 電極15與17間，以及電極17與19間，均各插放一層隔 離膜16〇 當隔離膜16吸收電解液時，電極15，17與19即成 爲串聯，相當於兩個螺旋形次電容器在無連接線下形成串 聯。由於雙極性超高電容器10含有兩個相同的次電容器， 其中之一由電極15與17及隔離膜16組成，另一則由電 極17與19及隔離膜16形成，因此雙極設計之超高電容 器的工作電壓爲每一個次電容器的2倍。隨著雙極性電極 數目之增加，所產生之多電極元件的工作電壓可依方程式 (2)g平定。其中所使用的電解液例如是水(溶液）系電解液， 並且電解液中係選自硫酸、氫氧化鉀、硫酸鈉及其混合所 組之族群的化學品。亦可以使用有機（溶液）系電解液，且 電解液的組成包括以BF4·爲陰離子之四級銨鹽溶於一有機 溶劑中，並且該有機溶劑係選自乙腈，二甲基碳酸，碳酸 乙烯，碳酸丙烯及其混合所組之族群。 欲使雙極設計發揮作用，電解液必須停留於每η固次 ^ 11 本紙張尺度適用中國國家樣隼（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 83.3. 10,000 ---------·-裝.-------訂----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 535178 8700twf.doc/009 A7 五、發明説明（1° ) 電容器內。一旦電極與隔離膜捲成如電容器1〇之匱I胃， 其一端便用一種作爲密封材質21的彈性黏著劑密封，其 中密封材質21例如是選自丁基橡膠，環氧樹脂，壓克为， 脲酯，及矽膠所組之族群。另一端則開通以吸收一種電解 液。當隔離膜藉真空之助而吸收足量之電解液後，圓胃之 開通端同樣以密封材質密封，以消除電解液在次電容器間 的爬行。接著，.將導針11與13穿過封蓋25，整個裝置便 可放入一鋁罐（該容器並沒有繪示於第1圖），以完成超高 電容器的封裝。依上述所揭露的方法，含有一個或多個雙 極性電極之圓筒型超高電容器便能被製造。尤有進者，藉 由使用合適數目之雙極性電極與恰當之電解液系統，超高 電容器之工作電壓即能設定於所要之水準，而能夠製造出 工作電壓超過5V，且電容量至少大於0.1F的圓筒型高電 壓超高電容器。 下面兩個實施例乃用以證明，而非限制本發明能用於 製造圓筒型高電壓超高電容器，及此種電容器用於並聯所 帶來之利益。 % 第一範慨 兩個圓筒型單極性超高電容器Cl與C2,依下列條件， 及用滾筒塗佈法和同心捲繞而製作。 + 電極組成：40g複合粉末，即三氧化四_/c作爲活性 物，2g聚偏二氟乙烯（PVDF)作爲黏著劑，及12〇以^_甲 基-2-啦略烷酮(NMP)作爲溶劑，三者形成均句駿=供滾輪 12 本紙張尺度適用中國國家榡牟（CNS ) A4規格（210X297公釐） -------TT (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 4 83. 3. 10,000 535178

A B 五、發明説明（1\ ) 塗佈。 集電板：20-80 // m銘箱。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 電極之幾何面積：約150cm2。 隔離膜：50-lOOnnl聚丙稀（PP)。 電解液：1M四乙基四氟硼銨/碳酸丙烯。 C1與C2之工作電壓均爲2.5V，表1列示單一超高 電容器及其串聯模組（C1+C2)的電氣特性。 表1.兩個2.5V超高電容器C1與C2, 及其串聯（C1+C2)之電氣特性 超高電容器 不同放電率下之電容量(F) ESRa LCb 0.1A 0.5A 1A (m Ω ) (mA) C1 60.8 49.7 38.8 27.2 35.7 C2 42 40 28 31.5 34.4 C1+C2 (1.8V+2.2V)C 27.2 24 18.4 57.9 33.5 a· ESR=equivalent series resistance，等效串聯電阻。 b. LC=Leakage Current，漏電流。 c. (C1 + C2)被充至4.0V，各電容器之電壓分佈以伏特計 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 量得。 當C1與C2串聯時，即C1+C2，模組之ESR爲C1與 C2之ESR的和，而模組之電容量在三種不同放電速率下， 均小於C1或C2，或如表1所示模組之電容量只有C1之 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 535178

A B 五、發明説明（（V) 一半。雖然C1+C2可產生5.0V工作電壓，爲避免C1或 C2被過充，模組只被充至4.0V。第2圖繪示C1+C2之三 種不同速率的定電流放電，放電前，模組被充電至4.0V。 第二範例 兩個5.0V之圓筒型超高電容器C3與C4，以類似第 一範例之條件，但用雙極設計成如第1圖。 三電極·· 2個單極性電極與1個雙極性電極。 電極之幾何面積：約40cm2。 表2列示C3，C4及其並聯或C3//C4之電氣特性。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 表2.兩個5.0V雙極性超高電容器C3與C4及 其並聯(C3//C4)模組的電氣特性 超高電容器 不同放電率下之電容量(F) ESR LC 0.1Α 0.5Α 1Α (mQ ) (mA) C3 4.0 3.4 3.1 267 27.9 C4 4.4 4.3 4.1 351 80 C3//C4 8.2 7.8 6.6 146 81.4 經濟部中失標準局貝工消費合作社印裝 由於C3與C4之電極面積不及C1與C2的1/3，且 前者之ESR又比後者大，因此C3與C4之電容量遠不如 C1與C2。如表2所示，C3與C4並聯良口 C3//C4時，模糸且 之電容量約爲C3與C4之和，模組之ESR約爲C3或C4 之半。不同於第一範例中，（C1+C2)模組爲安全起見，只 14 83.3. 10,000 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（21〇X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 535178 8700twf.doc/009 A7 B7 五、發明説明（l7)) 能充電至4.0V，並聯模組（C3//C4)則可安然充電至5.0V， 增加IV之能量。因此（C3//C4)可產生較多之應用。第3 圖繪示C3//C4於充電至5.0V後，以三種不同速率作定電 流放電。 從第2圖與第3圖可見，若以3.0V爲放電之截止電 壓，則並聯模組與串聯模組具有相近之使用時間。然而， 並聯模組之成員的電容量遠不如串聯模組之成員電容量。 亦即是，本發明的圓筒型雙極性超高電容器並聯模組，能. 夠以遠較習知的圓筒型單極性超高電容器串連模組小的電 極面積，以及遠較習知小的電容量，而能夠得到相近的使 用時間。 綜上所述，本發明具有下列優點： 1. 本發明的圓筒型高電壓超高電容器係以螺旋形捲 繞，而非垂直堆疊來製造。由於捲繞較堆疊省事，且易於 自動化，因此本發明之圓筒型高電壓超高電容器較易於製 造。 2. 由於捲繞還能比堆疊在單位電容器體積中，以較少 之材料提供較多之電極面積。從量身訂製尺寸而言，圓筒 又比長方形或方形較易於更改，因此具有較佳的體積效 率。 3. 由於圓筒狀超高電容器之電壓，係隨其所含有之雙 極性電極的數目而增加。因此，藉由增加雙極性電極的數 目，即能夠提升圓筒型超高電容器的工作電壓。 4. 在需要更多之雙極性電極使電壓更上升時，後來之 15 ------------^—、tx----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)__ 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 83. 3. 10,000 535178 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 五、發明説明 雙極性電極必須加至已安置的雙極性電極之後。所以，全 部之雙極性電極乃置於該陽極與該陰極的中間，這些電極 即在一個捲筒中產生串聯’而電容器無需使用內部連接 線。 5. 由於圓筒型超高電容器的工作電壓能夠提升，因此 能夠使用一個圓筒型超高電容器取代兩個低電壓超高電容 器串聯使用。並且圓筒型高電壓超高電容器具有高能量密 度，能夠取代如鋁電解電容器之大體積傳統零件，因此， PCB之零件數目減少以及易於被小型化。 6. 由於電容器具有足夠的工作電壓，因此能夠並聯使 用。並聯時，其總電阻爲單一成員之電阻除以形成模組之 超高電容器的數目（假設成員之電阻相等時）。因此模組必 比其任一成員更強力。再者，由於並聯模組在成員之一失 效時，模組也能照常運轉，相反地，當一成員失效時，串 聯模組將跟著停擺，因此並聯模組將比串連模組可靠。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 -------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂' 16 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐）~~ 83. 3. !〇,〇〇〇

Claims (1)

1. 535178 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 8700twf . doc/ 009 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種圓筒型高電壓超高電容器，該圓筒型高電壓超 高電容器包括： 一陽極； 一陰極； 至少一雙極性電極，其中該些雙極性電極係夾於該陽 極與該陰極之間；以及 至少一隔離膜，其中每一該些隔離膜係分別設置於每 兩該些雙極性電極之間、該陽極與相鄰該陽極之該雙極性 電極之間、該陰極與相鄰該陰極之該雙極性電極之間，其 中該陽極、該陰極、該些雙極性電極與該些隔離膜的一疊 合總成係成爲螺旋形同心捲繞狀的一捲筒。 2. 如申請專利範圍第1項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，該陽極、該陰極與該雙極性電極之一集電板係選自 鋁箔，銅箔，鈦箔及鎳箔所組之族群其中之一。 3. 如申請專利範圍第1項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該陽極與該陰極的一面均塗佈有一活化物，且 未塗佈的另一面均爲電氣絕緣。 4. 如申請專利範圍第3項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該活性物爲活性碳鍍上一金屬氧化物，且該金 屬氧化物係選自三氧化四鐵，氧化錫，氧化錳及氧化鉛所 組之族群其中之一。 5. 如申請專利範圍第3項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中更包括於該陽極與該陰極之未塗佈的另一面設 置一種絕緣材料以作爲該陽極與該陰極之電氣絕緣。 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝· 訂 4 535178 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 8700twf.doc/009 C8 D8 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第5項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該絕緣材料選自氟化聚合物，環氧樹脂，壓克 力，脲酯及矽膠所組之族群其中之一。 7. 如申請專利範圍第5項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中於該些雙極性電極的兩面塗佈有一活化物。 8. 如申請專利範圍第7項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該活性物爲活性碳鍍上一金屬氧化物，且該金 屬氧化物係選自三氧化四鐵、氧化錫、氧化錳及氧化鉛所 組之族群其中之一。 9. 如申請專利範圍第1項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該圓筒型高電壓超高電容器中設置有一電解 液，用以儲存能量。 10. 如申請專利範圍第9項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該電解液包括水溶液，並且該電解液中係選自 硫酸、氫氧化鉀、硫酸鈉及其混合所組之族群其中之一的 化學品。 11. 如申請專利範圍第9項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該電解液爲包括有機溶液，且該電解液的組成 包括以BF4·爲陰離子之四級銨鹽溶於一有機溶劑中，並且 該有機溶劑係選自乙腈，二甲基碳酸，碳酸乙烯，碳酸丙 烯及其混合所組之族群其中之一。 12. 如申請專利範圍第1項所述之圓筒型高電壓超高電 容器，其中該捲筒兩端的設置有一密封材質，用以密封該 捲筒，並且該密封材質的材質係選自丁基橡膠，環氧樹脂， 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 d 535178

   六、申請專利範圍 壓克力，脲酯，及矽膠所組之族群其中;。 U·如申請專利範圍第】項所述之國筒型高電壓超高電 容器，其中該圓筒型高電壓超高電容器之工作電壓爲5 ov 以上，及該圓筒型尚電壓超局電容器之電容量爲Q IF以 上。 14·如申請專利範圍第1項所述之»j筒型高電壓超高電 容器，其中該圓筒型咼電壓超咼電容器爲一電雙層電容 器。 15•如申請專利範圍第1項所述之_筒型高電壓超高電 容器’其中該圓筒型局電壓超筒電容器爲一超級電容器 (ultracapacitor) 〇 I6·—種圓筒型高電壓超高電容器的製造方法，該方法 包含下列步驟： 提供一陽極與一陰極； 將至少一個雙極性電極夾入該陽極與該陰極之間： 於每兩該些雙極性電極之間、該陽極與相鄰該陽極之 該雙極性電極之間、該陰極與相鄰該陰極之該雙極性電極 之間分別夾入一隔離膜；以及 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 將依前述順序疊合的該陽極、該陰極、該些雙極性電 極與該些隔離膜，同心捲繞爲一捲筒，以形成該圓筒型高 電壓超高電容器。 17·如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，該陽極、該陰極與該雙極性電極之一 集電板係選自鋁箔，銅箔，鈦箔及鎳箔所組之族群其中之 19 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（2丨〇><297公釐） 535178 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 8 7 0 0 twf.doc/ 0 0 9_^ 六、申請專利範圍 -- ο 18. 如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中更包括於該陽極與該陰極的一面 塗佈一活化物。 19. 如申請專利範圍第18項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該活性物爲活性碳鍍上一金屬氧 化物，且該金屬氧化物係選自三氧化四鐵，氧化錫，氧化 錳及氧化鉛所組之族群其中之一。 20. 如申請專利範圍第18項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中更包括於該陽極與該陰極之未塗 佈的另一面形成一絕緣材料，以作爲該陽極與該陰極之電 氣絕緣。 21. 如申請專利範圍第20項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該絕緣材料選自氟化聚合物，環 氧樹脂，壓克力，脲酯及矽膠所組之族群其中之一。 22. 如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中於該些雙極性電極的兩面更塗佈 有一活化物。 23. 如申請專利範圍第22項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該活性物爲活性碳鍍上一金屬氧 化物，且該金屬氧化物係選自三氧化四鐵、氧化錫、氧化 錳及氧化鉛所組之族群其中之一。 24. 如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中更包括於該圓筒型高電壓超高電 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨· 裝· -訂 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 535178 A8 B8 8700twf.doc/009 C8 D8 六、申請專利範圍 容器中設置一電解液，用以儲存能量。 25. 如申請專利範圍第24項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該電解液包括水溶液，並且該電 解液中係選自硫酸、氫氧化鉀、硫酸鈉及其混合所組之族 群其中之一的化學品。 26. 如申請專利範圍第25項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該電解液包括有機溶液，且該電 解液的組成包括以BF4_爲陰離子之四級銨鹽溶於一有機溶 劑中，並且該有機溶劑係選自乙腈，二甲基碳酸，碳酸乙 烯，碳酸丙烯及其混合所組之族群其中之一。 27. 如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中更包括以一密封材料密封該捲筒 的兩端，並且該密封材料的材質係選自丁基橡膠，環氧樹 脂，壓克力，脲酯，及矽膠所組之族群其中之一。 28. 如申請專利範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高 電容器的製造方法，其中該圓筒型高電壓超高電容器之工 作電壓爲5.0V以上，及圓筒型高電壓超高電容器之電容 量以上。 範圍第16項所述之圓筒型高電壓超高電 容器的其中該陽極、該陰極、與該雙極性電極 的製作方法係自滾輪塗佈法，浸漬塗佈法，粉末塗佈法， 電泳沉基法，及濺鍍法所組之族群其中之一。 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --------0^ — — ^--.--1T------% (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)