TWI270094B - Electric double-layered capacitor and its manufacturing method - Google Patents
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1270094 A7 _ _ B7_ 五、發明説明(1 ) 【發明所屬技術領域】 本發明係關於電氣雙層電容器及其製造方法。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 【先前技術】 習知未產生化學反應便可法拉第(F)級高電容,且具較 強大電流充放電或充放電循環的電容器,有如電氣雙重層 電容器,已處於實用化階段。 近年,便有針對活用此電氣雙重層電容器的特徵,而 當作行動電話等小型電子機器輔助電源等新用途進行探討 ,企圖達更加小型化與大容量化。 此類電氣雙層電容器係具備有下述構件的:一對集電體 ;配置於此集電體間的隔板;以及配置於各集電體與隔板 間並含有電解液的一對極化電極;的基本單元。將此基本 單元、或此基本單元的各集電體當作接觸部,且串聯層積 而所形成層積單元二端的集電體,係與具備有由絕緣性樹 脂導電性粒子所構成導線端子/電極板組裝體的電極板,透 過導電接合層而電性連接,俾執行對外部的充電或放電。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因爲層積單元利用改變串聯連接的基本單元層積數便 可輕易的改變容量,因此電氣雙層電容器較諸於基本單元 單體所構成之下,大多屬於由層積單元所構成的情況。 基本單元之製造方法,可採用如〇hya等在 ^ USP6,377,441號公報中所揭示的製造方法。 其中,集電體係具有電解液封裝與電導性的機能,且 大多屬於在由絕緣性樹脂所構成的基質中分散著導電性粒 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -5 - 1270094 A7 _____B7 五、發明説明P ) 子的情況。一般而言,適於集電體的樹脂材料,可採用如: 越塚等在PCT/JP98/01021、或秋田等在PCT/JP98/03037中 所揭示的材料。此外,習知集電體係〇.2min程度的厚度, (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 且配合元件小型化的需求,而開始採用薄於數十μιη的薄膜 〇 此電氣雙層電容器雖如上述,期待使用於行動電話輔 助電源等各種小型機器,但是現今的電氣雙層電容器,針 對產品的等效串聯電阻(EquivalentSeries Resistance,以下 稱「ESR」),將產生下述二點問題點(即,初期不良與長期 可靠性較低)。 (1) 初期的ESR大多屬於實用程度以上的較大產品。此 外,產品間的ESR値誤差較大,良率惡化。 (2) 即便初期的ESR較小,但是若長期使用的話,因此 ESR便將變爲相當大,因而將無法使用。 當變爲薄型集電體薄膜之情況時,特別在確保ESR長 期可靠性上將頗爲困難,而造成真正採用於所期待用途的 阻礙。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在電氣雙層電容器用途方面,有如積分電路、備用電 源、耦合電路、高周波電路等廣範圍用途,在該等用途中 ,ESR乃左右著整體特性的重要因子。所以,此値最好極 小且安定。特別係將電氣雙層電容器當作電源用途使用之 情況時,大容量•低ESR値便屬理想狀況。 此外,ESR係在低頻區域中主要手著介電質之損失電 •阻所支配著,而在高頻區域中則主要受構成電容器之組件 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -6 - 1270094 A7 ___B7 五、發明説明P ) 本身電阻或組件間電阻的支配。本發明所著眼之處乃特別 相關高頻區域的因子,此可舉例如下述者: (a) 集電體本身(材料)的電阻。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (b) 電極板本身(材料)的電阻。 (c) 基本單元間(集電體間)的接觸狀態。 (d) 層積單元最外部的集電體與電極板間的接觸狀態。 在以上問題點中,爲改善(c)、(d),針對集電體便如下 述所說明,有提案著將透過其他的集電體或導電連接層, 而電接合於電極板的面予以粗面化,而增加其接觸面積。 集電體乃如上述,由樹脂基質與導電性粒子所構成, 並在集電體間、或在與電極板的接合界面和極化電極呈相 對向面之間,形成電導通路徑。此電導通路徑係在集電體 內部由導電性粒子形成數顆粒連繫狀連接的狀態,構成此 數顆粒連繫之二端部分的導電性粒子,係形成部分露出於 與其他集電體或電極板之連接面在相對向於極化電極的面 上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是,集電體中的導電性粒子分散密度在製法上將有 限制,所以,露出於電導通路徑其中一部份的表面上之導 電性粒子,在平均單位面積的數量上亦將有所限制。 在此,便藉由將與其他集電體或電極板進行接合側的 集電體表面予以粗面化而增加表面積,藉此便可增加露出 於集電體表面上的粒子數量。利用增加露出粒子數量便將 增加電導通路徑,結果便將降低電氣雙層電容器的初期 ESR 値。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 A7 ____B7 五、發明説明(4 ) 擷取上述想法的習知技術,有如下述: (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ① 在日本專利特開平3-2032 1 5號公報中,便由竹田揭 示將集電體表面利用砂紙進行硏磨俾達粗面化的電氣雙層 電容器之製造方法。 ② 在日本專利特開昭60- 175408號公報中,便由岡本揭 示當在集電體上施行超音波熔接殼體之際,將超音波熔接 機之熔接模具上所形成的凹凸,轉印於集電體表面上的電 氣雙層電容器(電容器)之製造方法。 但是,在①中必須追加爲粗面化的步驟,就省略步驟之 觀點而言最好不要。此外,在②中雖無須追加爲粗面化的步 驟,但是在最近趨勢的集電體厚度ΙΟΟμιη以下之薄型電氣 雙層電容器中,便頗難利用此製造方法在集電體表面上形 成凹凸。 此外,①、②的情況,均爲使集電體表面產生粗面化, 反將在集電體接合界面上形成空隙,而無法改善ESR特性 的長期可靠性。 【發明內容】 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之第1目的在於提供一種解決上述習知技術問 題,即便在初期與長期的使用中,亦可實現低ESR的電氣 雙層電容器及其製造方法。 本發明之具體目的在於提供將構成層積單元之基本單 元相互接合界面接合狀態,在製造初期與長期使用中保持 於良好狀態的電氣雙層電容器及其製造方法。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -8- 1270094 A 7 B7 五、發明説明P ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之具體的另一目的在於提供將具備基本單元之 集電體與導電接合層之接合界面接觸狀態,在製造初期與 長期使用中保持於良好狀態的電氣雙層電容器及其製造方 法。 依照本發明態樣之一的話,係具備層積單元之集電體 間的接合界面至少其中一個,針對形成該接合界面之二個 集電體中至少其中一集電體,具有依據接觸到此集電體的 極化電極,在與該集電體呈相對向面上表面凹凸形狀之界 面形狀。 藉由具備層積單元的集電體間之接合界面具有凹凸形 狀,便可使其接合界面的接觸‘面積,輕無凹凸形狀情況下 爲之增加。因此接合界面上所形成的電導通路徑數量便將 增加,結果具備相關構造的電氣雙層電容器之初期ESR値 便將降低。此外,相關接合界面之凹凸形狀係形成如正弦 波之傾斜角度比較滑順的凹凸形狀。因此接合的集電體表 面之凹部,便可無間隙的與相對向集電體進行接觸。所以 ,具備相關構造的電氣雙層電容器,ESR特性的長期可靠 性便將較高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依照本發明之另一態樣的話,係與具備電氣雙層電容 器的二個集電接合層進行接合的集電體中至少其中一個集 電體,其中構成與導電接合面間之界面的面(即,與極化電 極相對向面的背面),具有依據與該集電體相對向之極化電 極表面凹凸形狀的表面形狀。 藉由具備電氣雙層電容器的集電體與導電接合層間之 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 A7 B7 五、發明説明p ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接合界面具有凹凸形狀,便可使其接合界面的接觸面積, 較無凹凸形狀情況下爲之增加。因此接合界面上所形成的 電導通路徑數量便將增加,結果具備相關構造的電氣雙層 電容器之初期ESR値便將降低。 此外,相關接合界面之凹凸形狀乃極化電極表面凹凸 形狀利用集電體彈性而適度的被緩和,而形成如正弦波之 傾斜角度比較滑順的凹凸形狀。因此接合的集電體表面之 凹部,便可無間隙的與相對向集電體進行接觸。所以,具 備相關構造的電氣雙層電容器,ESR特性的長期可靠性便 _將較高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依照本發明再另一態樣的話,電氣雙層電容器係電氣 雙層電容器係利用包括有下述的製造方法而製得,乃將由 集電體、殼體、及含潤電解液的極化電極所構成的中間製 造物二個、與平板狀隔板,抵接於構成各中間製造物之開 口部的極化電極側框部端面、與隔板厚度方向的雙面周緣 部,接著將具備有經上述步驟成果物的二個殼體要件,在 低於大氣壓的壓力且約67Pa以上的氣壓下,相互進行熱熔 接,而使二個殼體要件形成一體化俾形成殻體,然後藉由 將上述隔板側部利用上述殼體而覆蓋著,而形成上述二個 中間製造物與上述隔板呈一體化之基本單元的步驟。 在相關的製造方法中,即便將基本單元進行層積並採 用層積單元的話,仍可製造電容器。 相關製造方法乃因爲具備基本單元的封閉空間內部氣 壓較低於基本單元外部,因此在構成電本單元外側的集電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) * 10 ' 1270094 A7 ____ B7____ 五、發明説明f ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 體表面上,便形成有根據接觸到極化電極而所製成凹凸形 狀的凹凸形狀。換句話說,無須追加供在集電體表面上形 成凹凸用的新步驟,便可製造出具備有表面形成凹凸形狀 之集電體的基本單元。採用相關基本單元而所製得電氣雙 層電容器,就集電體與導電接合層間之接合界面,當屬於 層積單元之情況時,即便集電體間的接合界面,接觸面積 亦將大於利用習知製造方法所製得的接合界面。因此接合 界面上所形成的電導通路徑數量將增加,結果具備相關構 造的電氣雙層電容器之初期ESR値便將降低。 再者,相關集電體之表面形狀乃極化'電極表面凹凸形 狀利用集電體彈性_而適度的被緩和,而形成如正弦波之傾 斜角度比較滑順的凹凸形狀。此形狀與利用如砂紙磨擦而 .所形成具銳角的表面形狀大不同。因此接合的集電體表面 之凹部,便可無間隙的與相對向導電接合層或其他集電體 ί 進行接觸。所以,具備相關構造的電氣雙層電容器,ESR 特性的長期可靠性便將較高。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【實施內容】 本發明之上述目的與其他目的、發明形態、及效果, 在參照圖式進行下述說明之後將更爲明確。 【實施方式】 以下針對本發明之固體電解電容器及其製造方法一實 施形態,參照圖式進行說明。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -11 - — 1270094 A7 B7 ___ 五、發明説明P ) 第1圖所示係本發明之固體電解電容器一實施形—構 造的槪念剖視圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1(a)圖所示係由依序層積5層基本單元10所構成電 氣雙層電容器i的構造,而第1(b)圖所示係電氣雙層電容 器其中一要件的基本單元丨〇構造。 電氣雙層電容器1係如第l(a)圖所示’由下述構件所 構成:依序層積基本單元10的層積單元20;電偶接於構成 層積單元20二端之集電體的電極板24;配置於構成層積單 元20二端之集電體與電極板24之間的導電接合層2 1 ;與 電極板24 —倂構成導線端子/電極板組裝體22的帶狀導線 端子25 ;以及外裝封裝23。 如第1(b)圖所示,基本單元1〇係具備有:一對集電體 13,13 ;配置於此集電體13,13間的隔板11 ;以及配置於各 集電體1 3,1 3與上述隔板11間且含有電解液1 5的一對極化 電極12,12 ;此外尙設置有配置於集電體Π與隔板11周緣 部處,並形成涵蓋著集電體1 3,1 3、隔板11、及極化電極 12,12之一對封閉空間的框狀殻體14。此外,殼體14係由 框狀殻體要件141所接合而成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此基本單元10係以各自集電體13爲接合面並接合於 •其他的基本單元10,而形成層積單元20。 第2圖係本發明從基本單元11之集電體13起,至極 化單元12其中一部份的槪念部分剖視圖。 第2圖所示係本發明構成具備電氣雙層電容器1之層 積單元20的基本單元中,相關二個基本單元l〇a,10b的接 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 12 - 1270094 A7 __ B7 五、發明説明P ) 合界面附近之模式部分剖視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第2圖所示,基本單元10a,10b係依使具備基本單元 10a的集電體13a、與具備基本單元10b的集電體13b,形 成接合界面II之方式進行接合。 集電體13a,13b係具備有在如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯 塊狀共聚物(SEBS)等樹脂基質131a,131b中,分散著碳粒等 導電性粒子132a,132b的構造。 再者,集電體13a,13b係在極化電極12a,12b相對面 Sla,Slb、與集電體13a,13b接合界面II之間形成電導通路 徑Pla,Plb。此電導通路徑Pla,Plb係在集電體13a,13b內部 ,由數個導電性粒子132a,132b粒狀聯繫狀連接,而構成此 數個珠狀聯繫二端部分的導電性粒子132a,132b,將形成部 分露出與其他集電體13a或集電體13b間之接合界面1、及 極化電極12a,12b相對面Sla,Slb上。 此外,露出接合界面II的集電體13a,13b相互間,利 用導電性粒子132a,132b在接觸部C1進行接觸,而確保二 個基本單元10,10間的相互電導通。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 極化電極12a,12b係將活性碳等導電體121a,121b利用 黏合劑樹脂而層積結合,更含潤著烯硫酸等電解液15a,l 5b ο 在本發明中,此極化電極12a,12b之集電體13a,13b相 對向的面Ela,E lb之表面形狀,係具有利用層積結合的導電 體121a,121b而所形成的凹凸形狀。此外,集電體13a,l 3b 係模仿此極化電極12a,12b的凹凸形狀而進行變形。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) :13- 1270094 A7 _ B7 五、發明説明(10 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此,集電體13a,13b的接合界面π側亦受到極化電 極12a,12b的凹凸形狀之影響’結果集電體13a,13b的接合 界面II表面形狀,便根據二集電體13a,13b的變形而形成 凹凸形狀。 即,集電體13a,13b之接合界面π的表面形狀,具有 接觸到各自集電體的極化電極1 2a,1 2b之集電體1 3a,1 3b相 對向面Sla,Slb表面形狀的凹凸形狀。 藉此凹凸形狀,接合界面11的界面粗造度便將增加。 雖多少依存著集電體13a,13b之製造方法,但是集電體 13a,13b之表面粗糙度Ry在組裝爲基本單元i〇a,i〇b之前的 薄膜狀素材狀態下,一般爲1 μ m以下。.所以,即便組裝爲 基本單元l〇a,l〇b之情況下,集電體13a,13b的表面粗糙度 Ry亦將爲ίμιη程度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相對於此,具備本發明電氣雙層電容器之基本單元 10a,10b的層積單元20,在層積前的集電體I3a,13b之基本 單元外側面的表面粗糙度Ry便爲ΙΟμιη程度。此理由乃具 有根據接觸到各自集電體13a,13b的極化電極12a,12b之集 電體13a,13b,所相對向面Sla,Slb表面形狀的凹凸形狀。 如此的話,因爲層積前的集電體13a,13b之接合面的表 面粗糙度較大於習知,因此由集電體13a,13b接合而所構成 接合界面11的接觸面積,在相較於習知者(即,集電體 13a, 13b表面無凹凸)之情況下將增加。 隨接合界面II比面積的增加,集電體13a,13b中所含 導電性粒子132a,132b中,露出於接合界面II者將增加。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ14 - 1270094 A7 B7 五、發明説明Ο ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 隨露出於接合界面II的導電性粒子132a,132b之增加,露 出於接合界面II並構成電導通路徑Pla,Plb其中一部份的 導電性粒子132a,132b數量亦將增加。隨此屬於使電導通路 徑Pla,Plb其中一部份且露出於接合界面II界面的導電性 粒子132的增加,二個電導通路徑Pla,P lb所接觸到接觸部 C 1亦均將增加。此接觸部C 1的增加,將導致電氣雙層電 容器的初期ESR値降低。 所以,集電體13a,13b之接合界面II表面形狀爲根據 極化電極12a,12b之集電體13a,13b,所相對向面Sla,Slb表 面形狀之凹凸形狀的電氣雙層電容器,便將降低剛製造後 的初期ESR値。 再者,極化電極12a,12b在對抗集電體側之表面凹凸形 狀影響,因爲達到集電體13a,13b之接合界面II均屬於樹 脂基質,因此將利用具彈性的集電體13a,l 3b而適度緩和。 所以,集電體13a,13b的接合界面II之凹凸形狀,便不致 如利用砂紙進行粗面化表面般的呈銳角鋸齒狀凹凸形狀, 而是形成如正弦波之類傾斜比較緩和的凹凸形狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如此當在執行集電體13a,13b接合的面之間,形成如正 弦波之類傾斜角度比較緩和之凹凸形狀的情況下,當集電 體13a,l 3b間進行接合之時,相互間在彈性變形範圍內進行 變形,並與另一集電體之凹部所相對向的集電體進行接合 ,便可毫無空隙的形成接合界面II。 相對於此,當執行集電體13a,l 3b接合的面之間屬於銳 角鋸齒狀凹凸形狀的情況時,當集電體13a,13b進行接合之 1紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 「15- 1270094 A7 ________B7 五、發明説明〇2 ) 時’即便在彈性變形範圍內產生變形,亦將產生另一集電 體表面凹部無法與所相對向之集電體表面進行接合的部分 。所以,恐將在接合界面11中形成空隙部。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 即,電氣雙層電容器的集電體13a,13b之接合界面II 表面形狀,屬於根據集電體13a,13b所各自相對向側的極化 電極12a,12b表面凹凸形狀,集電體13a,13b隨各自彈性而 適度緩和之凹凸形狀的形狀,此電氣雙層電容器在接合界 面II內產生空隙部的虞慮將較少,即便經長期使用,ESR 値亦不易產生變動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者,在本實施形態中,進行接合的集電體13a,l 3b雙 方雖分別模仿各自集電體13a,13b所相對向側之極化電極 12a,12b表面凹凸形狀而進行變形,但是亦可集電體13a,13b 其中一者(譬如僅集電體13a),模仿對抗集電體13a側之極 化電極12a表面凹形狀而進行變形。此情況下,集電體 13a,13b之接合界面II表面形狀,便形成根據已進行變形之 集電體1 3a所相對向之極化電極1 2a表面凹凸形狀的凹凸形 狀。即便在此情況下,亦因爲相關接合界面II的表面凹凸 形狀將增加接合界面II的接觸面積,因此可獲得如同雙方 集電體均進行變形情況時的相同效果。 再者,相關具備有構成本發明電氣雙層電容器之基本 單元10a或10b的集電體13a或13b,與另一集電體13b或 13a進行接合之面的層積前之表面粗糙度Ry,最好約5 μιη 以上至約ΙΟΟμιη以下。若相關面之表面粗糙度Ry低於約 5 μ m的情況時,因爲表面的凹凸將減少,因此與另一集電 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -16 - " 1270094 A7 B7 五、發明説明03 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 體1 3 b或1 3 a進行接合之接合界面;[丨接觸面積,在相較於 無凹凸情況下並未有明顯的增加。所以,越能獲得明顯提 昇ESR特性的效果,電導通路徑p 1的數量將越難增加。 此外,當集電體13a或13b執行與另一集電體13b或 13a進行接合之面的表面粗糙度Ry大於約1〇〇pm之情況時 ’便將產生多起超越集電體13a,l 3b彈性變形範圍之凹凸的 現象。因而在接合於另一集電體13b或13a的接合界面上恐 將產生空隙,而較難獲得ESR特性的長期可靠性。 再者,基本單元l〇a,l〇b之具備極化電極I2a,12b與電 解液15a,15b的各自封閉空間內之氣壓,最好呈低於基本單 元10a,10b外部氣壓的氣壓,且在約67Pa以上。 因爲封閉空間內部氣壓較低於外部,因此集電體 13a,13b便將依減少封閉空間體積之方式進行變形,結果, 集電體13a,13b便將被按押往極化電極12a,12b。所以,相 較於無壓力差的情況下,更加促使集電體13a,l 3b依模仿極 化電極12a,12b相對向於集電體13a,13b側的表面凹凸形狀 進行變形。結果,集電體13a,13b之接合界面II粗糙度將 變大,而將更增加接合面積的接觸面積。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是,若封閉空間內部的氣壓低於約67Pa的話,封閉 空間內部的電解液1 5a,1 5b將即便在常溫下亦將呈沸騰狀態 。因此,極化性電極上所形成的電氣雙層電容器將呈不穩 定狀態,導致當作電氣雙層電容器用之最基本能力的蓄電 能力將不穩定。 所以,具有基本單元l〇a,10b之封閉空間內部的氣壓, -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 A 7 B7____ 五、發明説明(14 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 低於基本單元10a,10b外部的氣壓,且在約67Pa以上的電 氣雙層電容器,將增加基本單元10a,10b間的接合面接觸面 積,而將提昇ESR値之初期特性。 再者,最好電氣雙層電容器屬於外裝封裝23之內部氣 壓較低虞外裝封裝23外部的氣壓,且較高於具有基本單元 10a,10b之封閉空間內部的氣壓。 如上述,藉由具備基本單元l〇a,10b之封閉空間內部壓 力,較低於基本單元l〇a,10b外部氣壓,便可將集電體 13a,13b分別按押往接觸各自集電體的極化電極12a,12b上 ,而增加接合界面11的接觸面積。 再者,藉由外裝封裝23內部屬於(fiP,基本單元 10a,10b之外部)較低於外裝封裝23外部的氣壓,外裝封裝 23便將從電極板24側按押著層積單元20與電極板24。此 案壓力亦將傳導至構成層積單元20之基本單元10a,10b上 ,並影響及至接合界面Π。所以,集電體13a,13b將被更強 力的按押往極化電極12a,12b,而集電體13a,13b間的接合 界面II,便更加受到極化電極12a,12b相對向於集電體 13a,13b之面的凹凸影響而粗面化。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 結果,接合界面II接觸面積便更加增加,而更加提昇 電氣雙層電容器之ESR値的初期特性。 如上述,在本發明中,在集電體13a,13b之接合界面II 上產生,極化電極12a,12b根據相對向於集電體13a,13b之 面的凹凸的凹凸形狀,乃屬重要。就此觀點而言,針對極 化電極12a,12b及集電體13a,13b的厚度及材料的最佳形態 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -18 - " ' 1270094 A7 B7 五、發明説明(15 ) 如下所示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 具備極化電極12a,12b的導電體121a,121b最好約ΙΟμιη 至約20μιη。此情況下,層積前具備基本單元l〇a,l〇b的集 電體13a,13b之接合界面II粗糙度Ry較容易變成約5μιη至 約 ΙΟΟμιη。 再者,導電體121a,121b形狀並無特別的限制,但是最 好接近球型且未具銳角形狀爲佳。此乃因爲集電體13a,13b 多少有破損的顧慮,而且在集電體13a,13b的接合界面π 上較容易產生傾斜比較緩和的凹凸形狀之緣故所致。 集電體13a,13b的厚度最好約20μιη以上且約ΐΟΟμχη以 下。若少於約20 μηι的話,在製造過程或當作電氣雙層電容 器的使用中,恐將產生破損現象。反之,若大於ΙΟΟμιη的 話,即便集電體13a,13b與極化電極12a,12b相接觸,極化 電極12a,12b之接觸到集電體13a,13b側的表面凹凸形狀, 將在集電體13a,13b內部被緩和。所以,較難在集電體 13a,13b的接合界面II側上產生凹凸形狀,結果便較難降低 電氣雙層電容器的初期ESR値。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者,構成集電體13a,13b的樹脂基質原材料最好包含 有熱可塑性彈性體。具體而言,譬如:苯乙烯-乙烯-丁烯-苯 乙烯塊狀共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯•丙烯-苯乙烯塊狀共 聚物(SEPS)、乙烯-丙烯橡膠(EPM)等。 當由彈性體構成集電體的情況時,特別以原材料彈性 體在常溫下的硬度Hs爲約55以上且低於約85。此外,此 處所謂硬度Hs係指依〗IS K630 1所規定的A型瞬間値。此 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -19 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(16 ) 處所謂的常溫,係指工業生產現場的一般溫度區域,乃意 味著10〜30°C。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 若硬度Hs低於約55的話,當集電體厚度較薄的情況 時(50μιη以下),在處置上將較爲困難,而無法當作電氣雙 層電容器的組件使用。 再者,依下述理由當硬度Hs低於約55的話,將較難 無法獲得電氣雙層電容器ESR特性的長期可靠性。在製造 步驟獲當作電氣雙層電容器使用中,電解液15a,15b氣化所 形成的氣體將穿透集電體13a,13b內,並到達集電體 13a,13b的接合界面II,隨此穿透氣體的壓力作用於集電體 13a,13b的接合界面II上,便將有產生空隙的可能性。當\ 若集電體13a,13b的硬度Hs低於約55的話,此穿透氣體的 壓力將無法對抗集電體13a,13b而容易產生空隙,結果便將 造成ESR特性的長期可靠性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 反之,若硬度Hs大於約85的情況時,集電體13a,13b 將較難進行模仿極化電極12a,12b表面凹凸形狀的變形。因 此便較難在集電體13a,13b的接合界面II上,產生根據極 化電極12a,12b表面凹凸形狀的凹凸形狀。所以,便不易降 低電氣雙層電容器的初期ESR値。 接著,採用第3圖,說明相關集電體13與電極板24 透過導電接合層21進行接合而構成層積單元20之基本單 元10的層積方向端部,具備如同上述集電體13a,13b之接 合界面11相同構造的電氣雙層電容器,亦將形成優越ESR 特性的良好電氣雙層電容器。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格( 210 X 297公釐) ^20 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(17 ) 第3圖所示係本發明電氣雙層電容器之集電體13與導 電接合層21之接合界面12附近的槪念部分剖視圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第3圖所示,構成層積單元20端部的集電體13,將 透過電極板24與導電接合層21而進行接合。在集電體13 中具有由導電性粒子132數顆連接而所成的電導通路徑P2a ’在集電體13與導電接合層21之接合界面12上露出形成 各路徑P2a端部的導電性粒子1 32。 導電接合層21係具備有:樹脂基質211、以及分散於此 基質內的導電體212。在導電接合層21中,如同集電體12 ,導電體212係由數顆連繫狀相連接而所形成之電導通路 徑P2所形成的。it數顆連繫狀導電體212之接合界面12側 的露出部部分,將連接於集電體1 3之電導通路徑P2a而形 成接觸部C2。隨此接觸部C2將確保集電體13,13與電極板 24間的電導通。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其中,集電體13與導電接合層21間的接合界面12表 面形狀,係形成依據集電體13所相對向側之極化電極12 上,形成導電體1 21之凹凸形狀的凹凸形狀。藉由接合界 面12表面積的增加,集電體13中所含導電性粒子132中, 露出於接合界面12上的數量將增加。隨露出接合界面12的 導電性粒子數量之增加,露出於接合界面12並構成電導通 路徑P2a其中一部备的導電性粒子數量亦將增加。隨此電 導通路徑P2a其中一部份,且裸露出接合界面12界面的導 電性粒子數之增加,電導通路徑P2a所接觸到的接觸部C2 亦將增加。此接觸部C2的增加’將導致電氣雙層電容器的 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 Α7 Β7 、五、發明説明(18 ) 初期ESR値降低。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者,因爲依據集電體13、與所相對向極化電極12之 集電體13間的相對向表面凹凸形狀,因此集電體13之導 電接合層21所相對向面的凹凸形狀便將構成如正弦波之類 傾斜比較平緩的凹凸形狀。因此,集電體1 3的表面凹部便 可在不致產生空隙的情況下與所相對向導電接合層2 1進行 接觸。所以,具備相關構造的電氣雙層電容器,便將提高 ESR特性的長期可靠性。 接合於導電接合層21的集電體13、相對向於集電體 ' 13的極化電極12、具備集電體13與極化電極12的基本單 元10、以及具備基本單元10的電氣雙層電容器1的較佳形 態,便如同上述集電體間的接合情況。 換句話說,在接合於導電接合層21前,集電體13執 行接合之面的表面粗糙度Ry,最好在約5μιη以上至約 1 ΟΟμιη 以下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在具備有透過電極板24與導電接合層21而連接之集 電體1 3的基本單元1 0中,具備極化電極1 2與電解液1 5的 封閉空間內部氣壓,最好較於低基本單元10外部氣壓的壓 力,且在約67Pa以上。 外裝封裝23內部的氣壓係較低於外裝封裝23外部的 氣壓,最好屬於較具備有透過電極板24與導電接合層21 而連接之集電體13的基本單元10所擁有封閉空間內部氣 壓爲高的電氣雙層電容器。 具備極化電極12的導電體121外徑最好約1〇μιη至約 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 1270094 A7 B7 五、發明説明(19 ) 20μιη。此外,導電體121形狀並無特別的限制,最好靠近 球型且未具銳角形狀者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 相關集電體13的厚度最好約20μιη以上且約ΙΟΟμηι以 下。此外,構成集電體13的樹脂基質原材料最好含熱可塑 性彈性體。特別以熱可塑性彈性體在常溫時的硬度Hs爲約 55以上且低於約85。 導電接合層21之樹脂基質211原材料,最好包含有當 構成導電接合層時形成彈性體的材料。雖可採用如矽膠、 丁膠,但是最好爲含氟之彈性體的氟彈性體。氟彈性體可 舉例如:偏二氟乙烯系樹脂、氟矽系樹脂、聚四氟乙烯 (PTFE)等。隨形成相關材料,便將構成高溫強度優越的導 電接合層,即便隨電解液氣化的穿透氣體壓力,導電接合 層亦不易變形。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相關彈性體最好在常溫下的硬度Hs爲60〜80。此情況 下,配合集電體13之表面凹凸形狀而使導電接合層21進 行適度的彈性變形,而增加接合界面12面積,俾較容易形 成接觸部C2。此外,即便電解液1 5經氣化後的氣體將穿透 過集電體13內並到達接合界面12,此穿透氣體的壓力亦仍 可對抗界面,結果在接合界面12上便將不易產生空隙。 再者,雖導電接合層21之導電體212的大小與材料並 無特別的限制,其大小係在考慮導電接合層2 1厚度之後再 進行選擇’而材料則在考慮與樹脂基質211間的相性、與 導電體之製造步驟之後才進行選擇。在實施形態中則採用 銀粉末。 -23- 本紙張尺度適用中周國家標準(CNS ) A4規格〈21〇χ297公釐) 1270094 A7 B7 五、發明説明(20 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 再者,以上雖針對層積單元20包夾於二個電極板24 中而所構成的電氣雙層電容器進行說明,但是即便基本單 元10單體包夾於二個電極板24中而所構成的電氣雙層電 容器,具備基本單元10的至少其中一集電體13,其接合於 導電接合層21側的表面形狀,僅要具有依據此集電體13 所相對向極化電極1 2,在相對向於集電體1 3側之表面凹凸 形狀的凹凸形狀的話,此集電體13之接合於導電接合層21 的接合界面表面積,在相較於上述表面未具有凹凸形狀的 情況下,前者將較爲增加。因此,在集電體1 3相對向於導 電接合層21的面,便將形成多數的電連接點,並提昇電氣 雙層電容器的初期ESR特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者,因爲根據相對向於集電體1 3之極化電極1 2,在 相對向於集電體1 3側的表面凹凸形狀,因此集電體1 3在 相對向於導電接合層21側的表面凹凸形狀,將形成如正弦 波之類傾斜角度較緩和的凹凸形狀。所以,集電體1 3表面 的凹部便可在不致有空隙的情況下,與相對向的導電接合 層21進行接觸。故,具備相關構造的電氣雙層電容器便將 提高此ESR特性的長期可靠性。 接著,採用第4圖,說明本發明電氣雙層電容器的基 本單元之製造方法一實施形態。 第4圖所示係本發明電氣雙層電容器的基板單元之製 造方法一實施形態重要部分流程圖。 、(S1)集電體塗液塗布 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(U〇'x 297公釐) 724^ ~ 1270094 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明(21 ) 將含烯烴樹脂的原材料樹脂、導電性粒子1 32、及溶劑 進行調和而製成集電體塗液。原材料樹脂與導電性粒子1 3 2 間的混合比率,依重量換算在100:40〜60程度,就從操作性 觀點而言乃屬較佳狀況。 集電體13之含烯烴樹脂的原材料樹脂最好爲熱可塑性 彈性體,譬如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯塊狀共聚物(SEBS) 、苯乙烯-乙烯•丙烯-苯乙烯塊狀共聚物(SEPS)、乙烯-丙 烯橡膠(EPM)等。但是,該等描述並非對本發明進行特別限 制。 再者,集電體的導電性粒子1 3 2係可採用如:碳塡料 、或石墨塡料、金屬微粉末、將導電性物質被覆電絕緣性 粒子等等。 溶劑並無特別的限制,主要可採用如:甲乙酮等酮類、 異丙醇等醇類、二甲醚等醚類或四氫变喃等变喃類或該等 混合物等等。 接著,將集電體塗液利用塗布機塗布於PET薄膜等基 材上。塗布係依棒塗布方式、輥塗布方式等普通方式進行 ,並利用調整塗布機與基材的間隔、塗液黏性、塗液供應 量等等,而控制塗膜厚度(即,集電體13厚度)。 此集電體13厚度最好約20 μιη以上且約100 μιη以下。 若低於約20μιη的話,在製造過程或當作電氣雙層電容器使 用中恐將產生破損現象。反之,若大於100μιη的話,即便 '集電體1 3與極化電極12進行接觸的話,極化電極12的凹 凸形狀將容易在集電體1 3內部被緩和。因而在集電體1 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) _ 25 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
1270094 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(22 ) 之形成集電體1 3外側的面上,便不易產生凹凸形狀。 (S2)集電體形成 針對所塗布的集電體塗液施行燒附成膜處理,然後從 上述集電體塗液中將溶劑進行加熱去除,而形成集電體1 3 〇 依此所獲得集電體1 3係原材料樹脂進行交聯所構成的 彈性體,並形成在由此彈性體所構成彈性體1 3丨中,適當 分散著導電性粒子132的構造。 再者’集電體13之基質原材料最好屬於常溫下的硬度 Hs,約55以上且低於約85的彈性體。 藉由將構成集電體13之彈性體丨3 1的原材料,設定爲 常溫下硬度H s約5 5以上且低於約8 5的彈性體,便可實現 層積單元20內之集電體13間、或集電體13與導電接合層 21間之接合界面成良好接合狀態。故,具備相關構造的電 氣雙層電容器,初期ESR値較低,且ESR特性的長期可靠 性亦將提高。 在電氣雙層電容器之製造步驟或使用中,電解液15經 氣化並穿透集電體13,甚至將產生此氣化氣體到達層積單 元20內之集電體13間、或集電體13與導電接合層21間之 接合界面的情況。此情況下,若原材料的硬度低於約5 5的 話,穿透氣體壓力將無法相對向,而將使集電體1 3之變形 較爲顯著。反之,若硬度在約8 5以上的話,集電體13將 較難模仿極化電極1 2相對向於集電體側的表面凹凸形狀進 ^^1- ·ϋϋ Am ml n ml ϋϋ 111 n (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 26 1270094 A7 B7 五、發明説明(23 ) 行變形,而較不易增加接合界面的表面積。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (53) 殻體薄膜之設置 將基材上所形成之具有可收藏集電體13之開口部的電 絕緣性框狀殼體要件141,依密接於集電體13側面部之方 式’設置於基材表面上。 •然後,亦可將集電體13與殼體要件141進行熱熔接。 (54) 極化電極形成 將由活性碳粉末、黏合劑、及溶劑所構成塗液,塗布 於集電體1 3上,經加熱乾燥去除溶劑而層積著活性碳,俾 形成極化電極1 2。此時,極化電極1 2厚度係由塗液配合殼 體要件141上面進行塗布而所決定的,大致等於殼體要件 141厚度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者,屬於極化電極之導電體的活性碳粉末形狀接近 球形,最好屬於未具銳角形狀。此乃因爲集電體13a,13b產 生破損的顧慮較少,且在集電體13a,13b之接合界面II將 產生傾斜比較平順之凹凸形狀的緣故所致。 屬於極化電極之導電體的活性碳粉末外徑,最好約 ΙΟμιη至約20μιη。此情況下,組裝後的基本單元1〇之集電 體1 3與其他組件進行接合之面的表面粗糙度Ry將較容易 呈約5 μ m至約10 0 μ m。 (55) 電解液注入 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -27 - ' — 1270094 A7 B7 五、發明説明P4 ) 將電解液15注入由集電體13與殼體要件14ι所包圍 的區域中,並含浸於極化電極12中。電解液15最好可獲 得高電導率的稀硫酸水溶液。 另外,截至步驟S 5爲止的成果物將當作中間製造物。 (S6)合體 針對二個中間製造物,使極化電極1 2側相對向,並在 中間夾至平板形狀的隔板11,並依殼體要件14 1抵接於隔 板11外周部表面及背面之方式設置,在殼體要件141與上 述集電體13之間、及各中間製造物之殼體要件141,141在 低於大氣壓的減壓環境下(將此壓力設定爲pi)進行熱熔接 。藉由此熱熔接,在基本單元10中便由二個集電體13、一 個隔板11、及由二個殼體要件141進行熱熔接所構成殼體 14而形成二個封閉空間。在所形成的各自封閉空間內部中 ,極化電極12將含潤電解液15而存在。此外,因爲在減 壓下進行熔接,因此此二個封閉空間內部的壓力將呈減壓 狀態(將此壓力設定爲ρΓ)。 如上述,在本發明中雖將執行熱熔接的氣壓設定爲低 ♦ 於大氣壓的減壓狀態,但是最好在約67Pa以上。若更低於 約67Pa的話,封閉空間內部的電解液15a,15b即便在常溫 下亦將呈沸騰狀態。'因此,電解液容量便將減少,且將導 致極化電極1 2上所形成電氣雙層電容器容易呈不穩定狀態 。故,當作電氣雙層電容器用之最基本能力的蓄電能力將 容易不穩定化。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -28 - I—----;----裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
、1T -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270094 Α7 Β7 五、發明説明P5 ) (S7)基本單元完成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 從集電體13與殼體14上剝落基材而完成基本單元1〇 。截面構造將如第1(b)圖所示。 再者,從具備依上述製造方法而製得基本單元1〇的極 化電極12起至集電體表面13爲止的狀態,如第5圖所示 〇 如第5圖所示,集電體1 3係具備有彈性體1 3 1與導電 性粒子132。此外,導電性粒子132呈數顆連繫狀相連接, 而連接於此數顆連繫狀的導電性粒子132二端,將分別露 出於構成基本單元10外側表面上、及極化電極12與集電 體13間之界面上。 再者,集電體13係依模仿極化電極12之相對向於集 電體1 3側的表面凹凸形狀進行變形,因此在構成集電體1 3 之基本單元10外側的表面上,亦將根據形成該極化電極 1 2,1 2的凹凸形狀而形成凹凸形狀。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此凹凸形狀係利用步驟S 6的步驟,並將基本單元10 的二個封閉空間內部氣壓ΡΓ,設定爲低於基本單元10外 部氣壓的較低壓力。 換句話說,因爲封閉空間內部的氣壓將低於外部,因 此集電體13將依減少封閉空間體積之方式進行變形,結果 '集電體13便將被按押往極化電極12。因此,集電體13便 將依模仿極化電極12之相對向於集電體13側的表面凹凸 形狀而進行變形。結果,構成集電體1 3之基本單元10外 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) Γ29 _ 1270094 A7 B7 五、發明説明(26 ) 側的面上,亦將根據極化電極12相對向於集電體13側的 表面凹凸形狀而產生表面凹凸形狀。將具備此種表面凹凸 形狀集電體13之基本單元10,當作構成要件的電氣雙層電 容器,集電體13間的接合界面、或集電體13與導電接合 層21間之接合界面的接觸面積,在相較於無凹凸的情況下 ’將變得比較大。故,電氣雙層電容器的初期ESR値將降 低。 再者,相關集電體1 3之表面凹凸形狀,將屬於被極化 電極1 2之相對向集電體1 3側表面的表面凹凸形狀進行適 度緩和,而形成如正弦波之類傾斜角度較緩和的凹凸形狀 。因此,當集電體13接合於其他組件(即,接合於其他集電 體1 3或導電接合層2 1.)的情況時,集電體1 3之凹部將較容 易接合於其他組件。所以,便可形成無空隙的接合界面, 而此電氣雙層電容器將提高其ESR特性的長期可靠性。 其中値得特別一提之事,乃步驟S6可舉例如在將二個 中間製造物與隔板11進行合體的步驟之同時,亦在集電體 1 3之形成基本單元1 0外側的面上,形成適當凹凸的步驟。 如此僅在減壓下執行熱熔接步驟,即便無須增加新的凹凸 形成步驟,具備厚度ΙΟΟμχη以下之集電體13的電氣雙層電 容器,亦可在其集電體13與其他組件進行相接合之面上, 形成適度的凹凸。 此外,集電體13之構成基本單元10外側的面粗糙度 Ry最好在約5μιη以上且約ΙΟΟμιη以下。 若集電體1 3之構成基本單元1 0外側的面粗糙度Ry低 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) _ 30 - —is m 1 _ — - - - - I— ϋϋ I ii m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 _線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270094 A7 _________B7 五、發明説明(27 ) 於約5μιη的情況時,表面形狀隨凹凸形狀所引起的表面積 增加將較少。因而無法獲得明顯提昇ESR特性的效果。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 反之,若集電體13之構成基本單元10外側的面粗糙 度Ry超過約100μιη的情況時,在與其他組件進行接合之際 ,將產生多起超越集電體1 3彈性變形範圍之凹凸的情況。 所以,在集電體13與其他組件間的接合界面便恐將產生空 隙,而不易獲得ESR特性的長期可靠性。 其次,使用所製成的基本單元10,而製成電氣雙層電 容器。相關此製造步驟的流程,請參照第6圖進行說明。 第6圖所示係相關本發明電氣雙層電容器之製造步驟 一實施形態的重要部分流程圖。 (S 11)基板單元層積 配合所要求的電容器容量僅層積所需數量的基本單元 10,並構成層積單元20。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在層積之際,層積單元20中執行接合的集電體間 、1 3,1 3,最好在其接合界面上未形成空隙部進行接合。在本 發明中,因爲執行集電體1 3接合之面的表面形狀,具有根 據接觸到此集電體13之極化電極12的集電體13所相對向 面的表面形狀之凹凸形狀,因此在集電體間進行接合之際 ,便在其接合界面上不易產生空隙。 另外,在以上說明中,雖針對層積著複數個基本單元 10的情況進行說明,但是即便基本單元10單體,同樣的可 實施後述步驟,其效果將同等於層積單元20的情況。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) ^31 -~' 1270094 A7 B7 五、發明説明P8 ) (S12)導電性塗劑塗布 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在層積單元20之外,另外在導線端子/電極板組裝體 22之電極板24單面上形成導電接合層21。 首先’準備將黏合劑樹脂、導電體2 1 2、及溶劑進行混 練後的導電性塗劑。 此黏合劑樹脂之原材料係當形成導電接合層2 1之時, 最好含有形成彈性體的材料。雖可採用如:矽膠、丁膠,但 是最好爲含氟彈性體的氟彈性體。氟彈性體可舉例如:偏二 氟乙烯系樹脂、全氟矽系樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)等。 藉由相關材料,便將形成具優越高溫強度的導電接合 層’即便受電解液經氣化後之穿透氣體壓力的影響,導電 接合層亦不易產生變形。 再者,導電接合層21之導電體212可使用如:碳塡料、 或石墨塡料、金屬微粉末、將導電性物質被覆電絕緣性粒 子等等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 溶劑並無特別的限制,主要可採用如:甲乙酮等酮類、 異丙醇等醇類、二曱醚等醚類或四氫变喃等变喃類或該等 混合物等等。 此導電性塗劑中,黏合劑樹脂、導電體2 1 2、及溶劑間 的混合比率,依重量換算計,最好爲5〜20:30〜55:30〜55。 將相關塗劑塗布於導線端子/電極板組裝體22其中一電 極板24上。塗布手段係如同將集電體塗液利用塗布機塗布 於如PET薄膜等基材上的步驟。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -32 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(29 ) (S13)導電接合層形成 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 將經塗布後的導電性塗劑利用加熱而氣化去除溶劑, 而在電極板24上形成導電接合層21。 依此方式所獲得導電接合層21便形成在黏合劑樹脂交 聯所構成的樹脂基質2 11中,適度分散著導電體21 2的構 造。 另外,當未施行氣化去除溶劑的本步驟之情況時,在 導電接合層21中將殘存著溶劑,此殘存溶劑將侵蝕集電體 的基質,並導致在後述加壓處理中溶劑將氣化而造成接合 不良的現象發生。 此樹脂基質211的原材料最好常溫下的硬度Hs約60 以上且低於約85的彈性體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此情況下,配合接合於導電接合層2 1的集電體1 3表 面之凹凸形狀,使導電接合層21適度的彈性變形,而增加 該等接合界面的面積。所以,在接合界面上將較容易形成 電接觸部。此外,即便電解液15經氣化後的氣體,穿透集 電體1 3內並到達此接合界面,仍對抗此穿透氣體壓力,結 果便可較不易在接合界面處產生空隙。 (S 14)層積單元-導電接合層-電極板層積 對上述層積單元20之最外部的集電體1 3,依接合導電 接合層21之方式,層積著層積單元20與導線端子/電極板 組裝體22。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Μ規格(210X297公釐) -33- 1270094 A7 B7 五、發明説明(30 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在層積之際,集電體13與導電接合層21最好未形成 空隙部的接合於此接合界面上。在本發明中,集電體1 3執 行接合之面的表面形狀,因爲具有根據接觸到此集電體1 3 之極化電極12,在相對向於集電體13之面的表面形狀之凹 凸形狀,因此在施行集電體1 3與導電接合層21進行接合 之際,於此接合界面上便頗難產生空隙。 (515) 加壓處理 針對由步驟S 14所製成的層積體施行加壓處理。加壓 處理係從此層積體的導線端子/電極板組裝體22外側,朝集 電體1 3接觸面的法線方向,一邊進行加溫一邊進行加壓而 執行的。 (516) 外裝封裝密封 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 將經一體化的導線端子/電極板組裝體22與層積單元 20,在低於大氣壓的減壓環境下(將此壓力設定爲p2),由 外裝封裝23進行被覆,然後再利用對此外裝封裝23外周 緣部施行熱熔接而完全密封,藉此便完成電氣雙層電容器1 。所以,電氣雙層電容器1內便呈壓力P2’的減壓狀態。 此時壓力P2’最好較高於具備基本單元10之封閉空間 內部壓力ρ Γ的壓力,且較低於外氣壓的壓力。 如上述,藉由具備基本單元10的封閉空間內部壓力, 較低於基本單元1 0外部,便可將集電體1 3按押往與其接 觸的極化電極12上,使集電體13間或集電體13與導電接 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 A7 B7 五、發明説明(31 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 合層21間之接合界面接觸面積,在相較於無壓力差的情況 下將較爲增加。此外,藉由外裝封裝23內部(即,基本單元 10外部)屬於較低於外裝封裝23外部的低壓,外裝封裝23 便將層積單元20與電極板24按押往電極板24側。此按押 力將影響及層積單元20內部的接合界面、或形成層積單元 20二端的集電體13與導電接合層21間之接合界面。因此 ,該等集電體13將被更強力的按押往接觸其之極化電極12 上。所以,各個接合界面將更進一步受到接觸到負責接合 之集電體13的極化電極12,在相對向於於集電體13之面 的凹凸影響,而形成粗面化。結果,各個接合界面的接觸 面積將更爲增加,結果便將提昇電氣雙層電容器的ESR初 期特性。 以下實施例係爲更充分瞭解本發明而所賦予的具體例 子。該等實施例僅爲具體例示本發明較佳實施態樣而已, 並非限定發明本質。 實施例1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 首先,製成集電體。集電體的原材料樹脂係採用苯乙 烯-乙烯-丁烯-苯乙烯塊狀共聚物(SEBS)。硬度爲在2CTC下 ,Hs約60以上且低於約80,玻璃轉化溫度-2(TC。將此原 材料樹脂、與平均粒徑50nm之碳係導電性粒子,依重量比 率100:50,並以甲乙酮爲混合媒進行混合著。將此集電體 塗液利用棒塗機塗布於由厚度ΙΟΟμιη之PET薄膜所構成基 材上。將此基材上的塗液在lOOt下加熱60分鐘,而氣化 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) 1270094 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ______ B7 五、發明説明p ) 去除甲乙酮,而獲得大小3cmx 3cm、厚度30μιη的集電體 依此所獲得集電體表面粗縫度Ry爲 另外,在依以上步驟所獲得集電體側面的周邊部,依 形成露出可搭載後述殼體要件之程度的基材表面之露出部 的方式,而設定基材的大小。 然後,在基材露出部上設置著由具有收容集電體之框 狀開口部’且框厚ΜΟμιη的無色透明電絕緣性聚烯烴系離 子鍵聚合物薄膜所構成,並依將比重約0.93至約0.97的殼 體要件密接於集電體側面部之方式進行配置著,然後將相 關的殼體要件與集電體進行熱熔接。此時的熱熔接條件爲 1 2 0 C、1 〇 分鐘。 其次,將平均値徑1 5 μιη的苯酚系活性碳粉末與粉末狀 苯酚樹脂黏合劑,依重量比70%:30%進行混合,並將由此 混合物分散於乙醇中而所構成的塗液,供應給由殻體要件 與集電體所形成的凹部內。另外,活性碳粒子的粒徑係利 用雷射繞射法進行測量,確認到平均爲15μιη,且在10至 20μιη範圍內。具有上述塗液的殻體要件與集電體的一體化 物施行加熱乾燥,藉由從塗液中去除溶劑,而層積著活性 碳粉末,俾形成極化電極。此時的極化電極厚度係配合塗 液塗布於殼體要件上面而決定,從殻體要件厚度扣除集電 體厚度的數値大致等於ΙΙΟμιη。 其次,在極化電極中含潤著由硫酸水溶液所構成的電 解液。另外,依截至此之製造方法所製得的構造物,稱爲 、中間製造物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 一線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -36 - 1270094 Α7 Β7 五、發明説明(33 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著,在中間製造物的殼體要件上配置著幾乎平板形 狀並由聚丙烯所構成,且由大小3.5cmx3.5cm、厚度25μιη 的隔板。此時乃依在此隔板側面部的周邊部處,形成露出 中間製造物之殼體要件上端面的露出部之方式進行配置。 然後,將另一中間製造物依其極化電極與隔板呈相對 向之方式進行配置。此情況下,在隔板之周邊部處,依露 出另一中間製造物之殼體要件的部分端面之方式進行配置 。換句話說,二個中間製造物係依各自的極化電極相對向 於隔板之方式,挾持著隔板之態樣進行設置。 其次,在氣壓1.3kPa環境下,設置著截至上述步驟爲 止的成果物。在此減壓下,於120°C下加熱10分鐘,而將 二個殼體要件相互熱熔接,並一體化而製成附有基材的基 本單元。 接著,將附有基材的基本單元在溫度120°C環境中,放 置10分鐘後,再將環境溫度設定爲25°C並放置1小時。 從經放置過之附有基材的基本單元中分離出二個基材 ,而製成基本單元。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 此基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲9.1 μιη。 相關依此方式所獲得5個基本單元,便可將各個基本 單元的集電體間,依未形成空隙部之方式進行層積而獲得 複合單元。 此外,在複合單元之外,於導線端子/電極板組裝體的 其中一電極板面上,依下述方法形成導電接合層。 準備黏合劑樹脂的偏二氟乙烯系樹脂。本實施例中所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -37 - 1270094 Α7 Β7 五、發明説明(34 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 採用的偏二氟乙烯系樹脂,在20°C下的硬度Hs約65以上 且低於約75,玻璃轉化溫度-30°C。將此黏合劑樹脂、由銀 粉末所構成導電性粒子、及二醇系溶劑,分別依重量比 20:40:40進行混練而製成塗劑。 將此塗劑利用棒塗機塗布於經鍍錫過的銅板製電極板 上。然後,將此電極板上的塗劑依150°C施行加熱30分鐘 ’而氣化去除二醇系溶劑之後,獲得厚度80μιη的導電接合 層。 接著,對複合單元的最外部集電體,依無空隙部情況 下連接導電接合層之方式,將複合單元、與具備導線端子/ 電極板組裝體的電極板進行層積著。 將複合單元與導線端子/電極板組裝體的層積體,在環 境溫度60°C下,利用加壓力lOOkPa施行加壓1小時。 然後,將經一體化的導線端子/電極板組裝體與複層單 元設置於氣壓5 lkP a環境下。在此環境下,將複層單元與 導線端子/電極板組裝體的一體化物,利用外裝封裝進行覆 盍者’然後將此外裝封裝的外周緣部依1 2 0 °C的熱熔接進行 封裝。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依以上步驟,便可獲得電氣雙層電容器。 實施例2 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2〇°C下 的硬度Hs約55以上且低於60的SEBS爲原材料,而所形 成厚度30μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) Α7 Β7
1270094 五、發明説明(35 ) 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲1〇.7μηι。 實施例3 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2(rc下 的硬度Hs約80以上且低於85的SEBS爲原材料,而所形 成厚度30μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲8.9μιη。 實施例4 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2 〇 °C下 的硬度Hs約80以上且低於90的SEBS爲原材料,而所形 成厚度30μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.6μηι。 實施例5 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2CTC下 的硬度Hs約55以上且低於60的SEBS爲原材料,而所形 成厚度50μπι的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲9.8μιη。 實施例6 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度H s約6 0以上且低於8 0的S E B S爲原材料,而所形 成厚度50μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -39- 1270094 Α7 Β7 五、發明説明p6 ) 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲8.6μιη。 實施例7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2(rc下 的硬度Hs約80以上且低於85的SEBS爲原材料,而所形 成厚度30μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲6.2μιη。 實施例8 雖如冋實施例1相同的製造方法,但是採用以2〇°c下 的硬度Hs約85以上且低於90的SEBS爲原材料,而所形 成厚度30μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲3.8μιη。 實施例9 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2〇。〇下 的硬度Hs約50以上且低於55的SEBS爲原材料,而所形 成厚度80μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.8μιη。 實施例10 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20T:下 的硬度Hs約55以上且低於60的SEBS爲原材料,而所形 成厚度80μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) -40 - 1270094 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明(37 ) 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.6μχη。 實施例11 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約60以上且低於80的SEBS爲原材料,而所形 成厚度80μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.4μιη。 實施例1 2 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約80以上且低於85的SEBS爲原材料,而所形 成厚度80μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.1 μιη。 實施例13 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約85以上且低於90的SEBS爲原材料,而所形 成厚度80μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所獲 得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲3.3 μιη。 實施例14 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約50以上且低於55的SEBS爲原材料,而所形 成厚度100 μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 —---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 一線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -41 - 1270094 Α7 Β7 五、發明説明(38 ) 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲2.〇μιη。 實施例1 5 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約55以上且低於60的SEBS爲原材料,而所形 成厚度100μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.5 μιη。 實施例1 6 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約60以上且低於80的SEBS爲原材料,而所形 成厚度100μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.2μιη。. 實施例Π 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度H s約8 0以上且低於8 5的S E B S爲原材料,而所形 成厚度ΙΟΟμιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲5.〇Mm。 實施例18 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2(rc下 的硬度Hs約85以上且低於90的SEBS爲原材料,而所形 成厚度ΙΟΟμιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) I---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 42 1270094 Α7 Β7 五、發明説明(39 ) 5蒦得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲2.8μιη。 實施例19 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度H s約5 0以上且低於5 5的S E B S爲原材料,而所形 成厚度150μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲3.0μιη。 實施例20 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2 0 °C下 的硬度Hs約55以上且低於60的SEBS爲原材料,而所形 成厚度150μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲2.6pm。. 實施例21 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2 〇。〇下 的硬度Hs約60以上且低於80的SEBS爲原材料,而所形 成厚度150μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲2.1 μηι。 實施例22 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以2〇。〇下 的硬度Hs約80以上且低於85的SEBS爲原材料,而所形 成厚度150μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -43 - 1270094 A7 __ B7 五、發明説明(4〇 ) 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲1.5 μιη。 實施例23 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 雖如同實施例1相同的製造方法,但是採用以20°C下 的硬度Hs約85以上且低於90的SEBS爲原材料,而所形 成厚度150μιη的集電體,進行電氣雙層電容器之製造。所 獲得基本單元的集電體表面粗糙度Ry爲〇.9μιη。 實施例24 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,將熱 熔接時的氣壓設定爲約5 1 kPa,而進行電氣雙層電容器之製 造。 貫施例25 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,將熱 熔接時的氣壓設定爲約2 1 kP a,而進行電氣雙層電容器之製 造。 實施例26 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,將熱 熔接時的氣壓設定爲約13〇kPa,而進行電氣雙層電容器之 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) M規格(21〇 X別公釐) -44 - 1270094 A7 --^_____ 五、發明説明(41 ) 製造。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實施例27 : 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,將熱 熔接時的氣壓設定爲約67kPa,而進行電氣雙層電容器之製 造。 '比較例1 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,於大 氣壓下施行熱熔接而進行電氣雙層電容器之製造。 比較例2 雖如同實施例1相同的製造方法,但是在基本單元製 造步驟中,將二個中間產生物施行熱熔接的步驟中,將熱 熔接時的氣壓設定爲約13kPa,而進行電氣雙層電容器之製 造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例1至實施例23爲止的表面粗糙度Ry之測量結 果,如表1所示。另外,在表1中,左邊爲實施例編號, 右邊爲依μιη單位表示的表面粗糙度Ry。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -45 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(42 ) 表1 X 30 i 50 ft電體厚度,μη 80 1 100 150 集電體50-55 9 5.8 14 2.0 19 3.0 之彈性55-60 2 10.7 5 9.8 10 5.6 15 5.5 20 2.6 體材料60-80 1 9.1 6 8.6 11 5.4 16 5.2 21 2.1 的硬度80-85 3 8.9 7 6.2 12 5.1 17 5.0 22 1.5 85-90 4 5.6 8 3.8 13 3.3 18 2.8 23 0.9 ——,—----—裝— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 相關實施例樣本與比較例樣本,測量剛製成電容器後 的ESR(初期ESR)與耐久測試後的ESR(耐久ESR)。 相關初期ESR與耐久ESR的測試與測量之諸條件,如 訂 下所示。
(A)初期ESR 準備100個依各實施例所示製造條件所製成的樣本(電 氣雙層電容器),測量初期ESR並求取平均値。將所求得平 均値對應著以下ESR的數値區域劃分,而將初期ESR平均 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 値(R(m Ω ))進行分類。 80$ R< 100:ESR値極低 (代號S) 100$ R< 120:ESR値特別低 (代號A) 120S R< 150:ESR 値較低 (代號 B) 150S R< 200:ESR値勉強算低 (代號C) 200 ^ R :ESR値偏高 (代號D) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 46 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(43 )
(B)耐久ESR (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 針對經初期ESR測量後的樣本’在7〇°C環境中,將額 定電壓的1.3倍電壓連續施加500小時,而施行耐久加速測 試,而獲得相干測試後樣本的ESR平均値。將此試驗前後 的ESR平均値差(後-前)除以試驗前的初期ESR平均値’而 計算出ESR變化率X,根據此ESR變化率&判斷長期可靠 性(依長期使用的電特性安定度)。 判斷乃對應如下示的ESR變化率X數値區域劃分’而 判斷耐久ESR(長期可靠性)。 X < 1.2 :長 期 可 靠 性 極 高 (代 號 S) 1.2 X < 2.0 :長 期 可 靠 性特別 高 (代 號 A) 2.0 X < 3.0 :可 獲 得 長 期 可 靠 性 (代 號 B) 3.0 X < 4.0 :可 期 待 長 期 可 靠 性 (代 號 C) 4.0 X • te • j\w 法 獲 得 長 期 可 靠性 (代 號 D)
(3)測試結果 a)初期ESR 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 初期ESR値的評估結果,如表2所示。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 二ΪΓ7 1270094 A7 __ _B7 五、發明説明(44 ) 表2 30 集電 50 體厚度, 80 Jm 100 150 集電體之50-55 Β C C 彈性體材55-60 S A A B C 料的硬度 60-80 S A A B C 80-85 S A A B C _ 85-90 Β C C C c (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 相關評估範圍的任一電氣雙層電容器,均可獲得「均 可謂良好」以上的初期ESR値。特別係在集電體原材料樹 脂的硬度Hs在55以上且低於85、集電體薄膜厚度30μιτ 至ΙΟΟμιη的情況,集電體原材料樹脂的硬度Hs在85以上 且低於90、集電體薄膜厚度30μιη的情況,以及集電體原 材料樹脂的硬度Hs在50以上且低於55、集電體薄膜厚度 80μιη的情況時,可獲得「良好」以上的評估結果。 再者,配合表1與表2的結果,當集電體表面粗糙度 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
Ry在5μιη以上的情況時,初期ESR測量結果將在「良好」 以上。
b)耐久:ESR 集電體原材料樹脂硬度、集電體薄膜厚庚、及耐久 ESR的關係,如表3所示。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -48 - !27〇〇94 A7 五
表3 集電體厚度,μιη 50 _電體之5(M5 J單丨'生體材55-60 料的硬度60-80 80-85 ___ 85-90
A
A _80_ Β 100 c
150 C
A Β
C
A
A
Α_ A
A Β
C
B
C Β Β
C
C
C ........... —Vi I !! Ill I ------ ------二--· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相關評估範圍的任一電氣雙層電容器,均可獲得「可 謂獲得長期可靠性」以上的評估結果。特別係在集電體原 材料樹脂的硬度Hs在55以上且低於85、集電體薄膜厚度 3〇μιη至ΙΟΟμιη的情況,集電體原材料樹脂的硬度Hs在85 以上且低於90、集電體薄膜厚度30μιη的情況,以及集電 體原材料樹脂的硬度Hs在50以上且低於55、集電體薄膜 厚度80μιη的情況時,可獲得「可獲得長期可靠性」以上的 評估結果。 此結果,由與表1間的關係中得知,當集電體的表面 粗糙度Ry在5μιη以上的情況時,在耐久ESR(長期可靠性) 判斷中,屬於「獲得長期可靠性」以上的良好耐久ESR。 此表示與上述初期E S R結果具相同的傾向。 減壓壓力之影響: 基本單元製造步驟的熱熔接步驟(步驟S6)中,氣壓pi 訂--- ft尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -49 - 1270094
7 B 五、發明説明(46 ) 與初期E S R間的關係,如表4所示。
表4 熔接步驟的氣壓,Pa 初期ESR特性 1.0E+ 05 D 5·1Ε+ 04 C 2.1Ε+ 04 B 1.3Ε+ 03 A 1.3Ε+ 02 B 6.7Ε+ 01 C 1.3Ε+ 01 D (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 將pi在51kPa起至67kPa間的範圍內進行判斷初期 ESR,獲得「可謂良好」以上的初期ESR。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當pi爲大氣壓的情況時,因爲與外裝封包內之氣壓間 的差,將呈0或陽壓的關係,因此基本單元將呈膨脹狀態 。因此初期ESR特性便無法獲得較好的結果。此外’當Pi 爲5 1 kPa的情況時,亦確認到隨製造條件,p 1將如同大氣 壓的情況時之相同現象。 此外,當pi爲13kPa的情況時,確認到製造步驟中, 電解液將沸騰,初期ESR特性無法獲得良好的結果。另外 ,當67Pa之情況時,在製造步驟中,雖確認到電解液稍微 沸騰,但是初期ESR特性可謂良好,電解液沸騰對初期 ESR特性的影響屬於輕微。 -50- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 1270094 A7 B7 五、發明説明(47 ) 【圖式簡單說明】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1圖係本發明之固體電解電容器一實施形態構造的 槪念剖視圖。 第2圖係本發明從基本單元之集電體起至極化單元其 中一部份的槪念部分剖視圖。 第3圖係本發明電氣雙層電容器之集電體與導電接合 層間之接合界面附近的槪念部分剖視圖。 第4圖係本發明電氣雙層電容器的基本單元之製造步 驟一實施形態重要部分流程圖。 第5圖係本發明之從具備由電氣雙層電容器之製造方 法所製得基本單元的極化電極起,至集電體表面爲止之狀 態的槪念部分剖視圖。 第6圖係本發明相關電氣雙層電容器之製造步驟一實 施形態重要部分的流程圖。 【圖示代表符號說明】 1:電氣雙層電容器 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10,10a,10b:基本單元 11:隔板 1 2:極化電極 13,13a,13b,121,121a,121b:集電體 14:殼體 15, 15a,15b:電解液 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X 297公釐) -51 - 1270094 A7 B7 五、發明説明(48 ) 2 0:層積單元 2 1:導電接合層 22:導線端子/電極板組裝體 23:外裝封裝 2 4:電極板 25:導線端子 1 3 1:彈性體 131a,131b:樹脂基質 132,132a,132b:導電性粒子 141:殻體要件 212:導電體 C1,C2:接觸部11,12:接合界面 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝----Ί m^i ^ tMMi 訂 -----線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 52 -
Claims (1)
- imm 第91136888號專利案 中文申請專利範圍修正本 β*8 驾工ρ □上丄η 、、、.倏正 六、申請專利範圍 補 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 煩請委員明示,本案修正後是否變t原實質内容 1. 一種電氣雙層電容器,係具備有: 層積單元,係將具備有:一對集電體、配置於該集電體 間的隔板、殼體、以及一對集化電極的基本單元,以各集 電體相對向於極化電極之面的背面爲連接面,進行串聯層 積而成;其中,.該殼體係配置於該一對集電體與該隔板之 周緣部並形成一對封閉空間;而該一對電極係分別配置於 由各集電體、該隔板及該殼體所製成的封閉空間內,並含 有電解液;以及 導線端子/電極板組裝體,係具有對該層積單元二端的 集電體,透過導電接合層進行接合之電極板; 其中,具備該層積單元的集電體間之接合界面中至少 其中一個,係針對形成該接合界面的二個集電體中之至少 其中一集電體,具有根據接觸於該集電體的極化電極在相 對於該集電體之面的表面凹凸形狀之界面形狀, 單元內氣壓較單元外氣壓爲低者。 2. 如申請專利範圍第1項之電氣雙層電容器,其中,具 有該基本單元的該封閉空間內部氣壓,係低於基本單元外 部氣壓,且在約67Pa以上。 3·如申請專利範圍第2項之電氣雙層電容器,係具備有 :將該層積單元及導線端子/電極板組裝體予以封裝的外裝封 裝; 該外裝封裝的內部氣壓係低於該外裝封裝的氣壓。 4 ·如申請專利範圍第1項之電氣雙層電容器,其中,該 集電體係包含彈性體薄膜。 尺 張 紙 尽 準 標 家 國 國 中 用 適 (請先閲讀背面之注意事項再本頁)、1T1270094 Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第丨項之電氣雙層電容器,其中,具 備餍積爲該層積單元前之該基本單元的集電體,係接合於 其他集電體之面,至少其中一面的表面粗糙度R y爲約5 μ m 至約 ΙΟΟμπι。 6·如申請專利範圍第1項之電氣雙層電容器,其中,具 備層積爲該層積單元前之該基本單元的集電體,係該集電 體至少其中一面,具有根據接合於該導電接合層之面的背 面,所接觸到極化電極的表面凹凸形狀之表面形狀。 7·如申請專利範圍第6項之電氣雙層電容器,其中,具 有該基本單元的該封閉空間內部氣壓,係低於基本單元外 部氣壓,且在約67Pa以上。 8·如申請專利範圍第7項之電氣雙層電容器,係具備有 :將該層積單元及導線端子/電極板組裝體予以封裝的外裝封 裝; 該外裝封裝的內部氣壓係低於該外裝封裝的氣壓。 9·如申請專利範圍第6項之電氣雙層電容器,其中,該 集電體係包含彈性體薄膜。 10·如申請專利範圍第6項之電氣雙層電容器,其中, 具備層積爲該層積單元前之該基本單元的集電體,係接合 於其他集電體之面,至少其中一面的表面粗糙度Ry爲約 5μπι 至約 ΙΟΟμιη。 11.一種電氣雙層電容器,係具備有: 層積單元,係將具備有:一對集電體、配置於該集電體 間的隔板、殻體、以及一對集化電極的基本單元,以各集 本紙張尺度適财關家辟(〇^)纟4祕(210/297公釐) "—' "'' (請先閱讀背面之注意事項 — -- 再 ) 訂ABCD 1270094 六、申請專利範圍 電體相對向於極化電極之面的背面爲連接面,進行串聯層 積而成;其中,該殼體係配置於該一對集電體與該隔板之 周緣部並形成一對封閉空間,·而該一對電極係分別配置於 由各集電體、該隔板及該殼體所製成的封閉空間內,並含 有電解液;以及 導線端子/電極板組裝體,係具有以該基本單元的各集 電體相對向於極化電極之面的背面至少其中一面當作連接 面,並對該基本電透過導電接合層進行接合之電極板; 其中,該層積單元中至少其中一者的集電體,係具有 根據接觸於該集電體的極化電極之表面凹凸形狀之表面形 狀。 12. 如申請專利範圍第11項之電氣雙層電容器,其中, 具有該基本單元的該封閉空間內部氣壓,係低於基本單元 外部氣壓,且在約67Pa以上。 13. 如申請專利範圍第12項之電氣雙層電容器,係具備 有:將該層積單元及導線端子/電極板組裝體予以封.裝的外裝 封裝; 該外裝封裝的內部氣壓係低於該外裝封裝的氣壓。 14. 如申請專利範圍第11項之電氣雙層電容器,其中, 該集電體係包含彈性體薄膜。 15. 如申請專利範圍第11項之電氣雙層電容器,其中, 具備層積爲該層積單元前之該基本單元的集電體,係接合 於其他集電體之面,至少其中一面的表面粗糙度Ry爲約 5μηι 至約 lOOpm。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閲讀背面之注意事項 — 再本頁)經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1270094 A8 ' B8 C8 D8 六、申請專利範圍 16. —種電氣雙層電容器之製造方法,係包括有: (A) 使平板上的集電體、與具開口部的框狀殼體要件進 行抵接,並形成以該集電體爲底面,並以該殼體開口內側 面爲側面的凹部; (B) 在該凹部中配置著含潤電解液的極化電極; (C) 依上述(A)與(B)所製成的二個中間製造物、及平板 狀隔板,係該中間製造物構成各自開口部的殼體要件之極 化電極側框部端面,與該隔板厚度方向雙面周緣部進行抵 接; (D) 將具備上述(C)之成果物的上述二個殼體要件,相互 間在低於大氣壓的壓力且約67Pa以上的氣壓下進行熱熔接 ,而使上述二個殻體要件呈一體化俾形成殼體,然後藉由 將上述隔板側部利用該殼體進行覆蓋,而形成該二個中間 製造物與該隔板呈一體化的基本單元; (E) 將構成此層積單元二端的二個層積體,分別透過導 電接合層,抵接於具備導線端子/電極板組裝體的電極板; 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (G) 將上述(F)所製成的製造物,從具備該導線端子/電· 極板組裝體的電極板外側,對與該集電體間的抵接面進行 加壓而形成一體化;以及 (H) 將經一體化的上述(G)製造物,利用外裝封裝進行封 裝。 17. 如申請專利範圍第16項之電氣雙層電容器之製造方 法,係依形成步驟(G)之製造物與外裝封裝內部間的氣壓低 於大氣壓,且較高於由步驟(D)所形成之具備基本單元的封 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) " -4 - 1270094 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 々、申請專利範圍 閉空間內部氣壓的電氣雙層電容器之方式; 而將步驟(H)的封裝步驟在大氣壓以下的氣壓下實施。 18. —種電氣雙層電容器之製造方法,係包括有: (A) 使平板上的集電體、與具開口部的框狀殼體要件進 行抵接,並形成以該集電體爲底面,並以該殼體開口內側 面爲側面的凹部; (B) 在該凹部中配置著含潤電解液的極化電極; (C) 依上述(A)與(B)所製成的二個中間製造物、及平板 狀隔板,係該中間製造物.構成各自開口部的殼體要件之極 化電極側框部端面,與該隔板厚度方向雙面周緣部進行抵 接; (D) 將具備上述(C)之成果物的上述二個殻體要件,相互 間在低於大氣壓的壓力且約67Pa以上的氣壓下進行熱熔接 ,而使上述二個殼體要件呈一體化俾形成殼體,然後藉由 將上述隔板側部利用該殼體進行覆蓋,而形成該二個中間 製造物與該隔板呈一體化的基本單元; (I) 將具備所形成基本單元的二個集電體,透過導電接. 合層而分別抵接於具備導線端子/電極板組裝體的電極板; (J) 將上述(I)所製成的製造物,從具備該導線端子/電極 板組裝體的電極板外側,朝該集電體抵接面的法線方向進 行加壓而呈一體化;以及 (K) 將經一體化的上述⑴製造物,利用外裝封裝進行封 裝。 19. 如申請專利範圍第丨8項之電氣雙層電容器之製造方 (請先閲讀背面之注意事項 -- 再頁) 訂本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 广 -5 - 1270094 A8 1 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 法,係依形成步驟U)之製造物與外裝封裝內部間的氣壓低 於大氣壓,且較高於由步驟(D)所形成之具備基本單元的封 閉空間內部氣壓的電氣雙層電容器之方式; 而將步驟(K)的封裝步驟在大氣壓以下的氣壓下實施。 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 訂經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -6 -
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