TWI750042B - 電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器 - Google Patents

電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器 Download PDF

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Abstract

本發明提出了電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器。該電極結構材料包括：基材，所述基材是由金屬形成的；纖維層，所述纖維層位於所述基材的表面上，所述纖維層由金屬纖維構成；其中，形成所述基材和所述金屬纖維的材料分別獨立地為閥金屬，所述金屬纖維之間具有夾角。該電極結構材料具有適於作為電解電容的陽極箔的優點，製成的陽極箔比容量較高，折彎強度較高，可緩解電解液繞流進而有利於降低電解電容器的阻抗。

Description

電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器
本發明涉及材料領域，具體地，涉及電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器。
電解電容器以電解質為陰極的主要部分，並由於性能獨特被廣泛應用於消費類電子產品中。近年來為適應電子產品集成化的需求，小型化、高容量和低成本成為了電解電容器的主要發展方向。構成正極的陽極箔為電解電容器的關鍵性原料，為適應電解電容器的上述性能要求，要求陽極箔也需要具備較高的比容量。目前製備高比容陽極箔的方法主要有電化學腐蝕技術和粉末層積技術。總的來說，為獲得性能優良的電解電容器要求陽極箔要具有一定的比容量同時能夠保持較好的折彎強度。
然而，目前的電極結構材料及製備電極結構材料的方法、電解電容器仍有待改進。
本申請是基於發明人對以下事實和問題的發現和認識而做出的：
目前基於電化學腐蝕技術和粉末層積技術製成的陽極箔難以在比容量、折彎強度以及成本上保持較好的平衡，這主要是由於目前的陽極箔多是基於結構較為簡單的平面電極結構材料而形成的。以電化學腐蝕技術為例，為了獲得高比容腐蝕化成箔，則需要保持較薄的腐蝕夾心層，從而將降低化成箔的折彎強度，並且腐蝕箔的蝕孔孔徑均勻性和孔分佈均勻性等參數也難以控制。粉末層積技術是將金屬粉末在塗布在金屬載體上進行燒結而形成層積化成箔的，因此層積化成箔對原材料和燒結技術要求很高，且通常情況下層積化成箔的損耗較高，折彎強度較低，較適用於疊層電容器。總的來說，由於電化學腐蝕技術和粉末層積技術原理的限制，獲得的陽極箔的表面形貌的均勻性均較難控制，且進一步提高目前基於電化學腐蝕技術和粉末層積技術的電極結構材料性能難度較大。因此，如能夠開發一種新的能夠保持高的折彎強度和高比容的化成箔電極結構，則將有利於緩解甚至解決上述問題。
本發明旨在至少一定程度上解決以上相關技術中的技術問題之一。為此，本發明提出一種電極結構材料。該電極結構材料包括：基材，所述基材是由金屬形成的；纖維層，所述纖維層位於所述基材的表面上，所述纖維層由金屬纖維構成；其中，形成所述基材和所述金屬纖維的材料分別獨立地為閥金屬，所述金屬纖維之間具有夾角。該電極結構材料具有適於作為電解電容的陽極箔的優點，製成的陽極箔比容量較高，折彎強度較高，可緩解電解液繞流進而有利於降低電解電容器的阻抗。
根據本發明的實施例，所述閥金屬選自鋁、鉭、鈮、鈦、鋯或鉿。由此，可進一步提高該電極結構材料的應用範圍。
根據本發明的實施例，所述基材的厚度為5-80微米。由此，可提高該電極結構材料的機械性能。
根據本發明的實施例，所述基材的厚度為10-50微米。由此，可進一步提高該電極結構材料的機械性能。
根據本發明的實施例，所述金屬纖維的直徑為0.1-20微米。由此，可較好地提高該電極結構材料的表面積，從而有利於提高利用該電極結構材料製備的陽極箔的比容量。
根據本發明的實施例，所述金屬纖維的長徑比大於20。由此，可保證該電極結構材料具有一定的折彎強度，從而有利於提高利用該電極結構材料製備的陽極箔的機械性能。
根據本發明的實施例，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於同一個亞層中相鄰的兩個所述金屬纖維之間的間距為0.01-1000微米。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。
根據本發明的實施例，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於同一亞層中的所述金屬纖維沿同一方向排佈，位於相鄰的兩個亞層中的所述金屬纖維之間具有夾角。由此，可避免電解液在金屬纖維之間繞流，進而有利於降低化成箔損壞和製備低阻抗的電解電容器。
根據本發明的實施例，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於相鄰的兩個所述亞層之間的所述金屬纖維之間的夾角為20-90度。由此，可進一步降低化成箔製備過程中的損壞，並降低基於化成箔的電解電容器的阻抗。
根據本發明的實施例，所述夾角為50-90度。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。
根據本發明的實施例，所述纖維層的厚度為20-80微米。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。
根據本發明的實施例，該電極結構材料進一步包括氧化膜，所述氧化膜至少覆蓋所述金屬纖維的部分表面。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。
在本發明的另一方面，本發明提出了一種製備前面所述的電極結構材料的方法。該方法包括：提供基材；在所述基材上設置由金屬纖維構成的纖維層，並控制所述金屬纖維之間具有夾角。由此，可簡便地獲得前述的電極結構材料。
根據本發明的實施例，所述纖維層是通過近場直寫或3D列印而形成的。由此，可簡便地形成孔徑分佈較為均勻的纖維層。
在本發明的又一方面，本發明提出了一種電解電容器。根據本發明的實施例，該電解電容器包括：陽極，所述陽極包括前面所述的電極結構材料；陰極，所述陰極包括電解質以及導電電極。該電解電容器具有前面所述的電極結構材料具有的全部特徵以及優點，在此不再贅述。總的來說，該電解電容器具有比容量較高、電化學阻抗較小、陽極機械性能較好等優點的至少之一。
下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。除非另外說明，本發明所使用的所有科技術語具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者的通常理解相同的含義。本發明涉及的所有專利和公開出版物通過引用方式整體併入本發明。術語“包含”或“包括”為開放式表達，即包括本發明所指明的內容，但並不排除其他方面的內容。
在本發明的一個方面，本發明提出了一種電極結構材料。參考圖1，該電極結構材料包括：基材100和纖維層200，基材100和纖維層200均是由金屬形成的。參考圖2，纖維層200由金屬纖維20構成，具體可包括至少兩個的亞層210、220。形成基材和金屬纖維的材料分別獨立地為閥金屬，具體地，所述閥金屬包括鋁、鉭、鈮、鈦、鋯或鉿。具體地，纖維層200位於基材100的表面上，纖維層200中的金屬纖維20之間具有夾角。該電極結構材料具有適於作為電解電容的陽極箔的優點，製成的陽極箔比容量較高，折彎強度較高，可緩解電解液繞流進而有利於降低電解電容器的阻抗。
下面根據本發明的具體實施例，對該電極結構材料的具體結構進行詳細說明：
如前所述，基於平面箔片，不論是通過電化學腐蝕技術還是粉末層積技術形成的化成箔的性能均有待提高。根據本發明實施例的電極結構材料在平面金屬基材100上具有纖維層200，由纖維以一定排列方式進行堆積而形成的多個亞層210、220構成的纖維層200可為該電極結構材料提供更加適於作為電解電容器的陽極箔的表面形貌。具體地，一方面具有多個亞層210、220的纖維層200可具有更高的表面積，即化成箔的表面積也較大。另一方面，經過化成處理後表面形貌被破壞較少的纖維層200，以及甚至是未被腐蝕的基材100可為陽極箔提供良好的機械支撐。並且，由金屬纖維堆積而形成的纖維層200成為決定化成箔表面孔徑範圍以及孔徑分佈均勻性的決定性因素，因此相對於電化學腐蝕或燒結形成的多孔結構而言，纖維層200的表面形貌可通過控制形成纖維層200的金屬纖維20的排佈方向和堆積方式控制，因而更好控制且同一批次的產品或是不同批次的產品之間具有更好的重複性。並且，由於纖維層200由金屬纖維20形成，相對於平面基材100而言纖維狀的金屬可以更快、更容易地通過包括但不限於電化學手段氧化，從而該電極結構材料的材質不再局限於鋁，可採用閥金屬，具體實例包括但不限於鋁、鉭、鈮、鈦、鋯或鉿，所述閥金屬可以單獨或組合使用。也即是說，形成基材100和形成纖維層200的閥金屬可以相同也可以不同。
下面根據本發明的具體實施例，對該電極結構材料的具體結構進行詳細說明：
根據本發明的實施例，基材100的厚度不受特別限制，所屬技術領域中具有通常知識者可以根據需要的化成箔的具體要求進行設計。並且由於根據本發明實施例的電極結構材料化成之後的“夾心”厚度基本由基材100提供，且基材100的厚度在化成過程中並不會顯著降低，因此可通過選擇基材100的厚度控制形成的化成箔的夾心厚度。所述基材100的厚度可以為5-100微米。例如，根據本發明的具體實施例，基材100的厚度可以為5-80微米。發明人發現，基材100厚度太薄，將導致該電極結構材料在製備電極時導致電極材料的拉力強度不足，而基材100厚度太厚又將導致電極材料的折彎強度的降低。當基材100的厚度為5-80微米範圍內時，可滿足大部分的電解電容器電極的要求。根據本發明的一些具體實施例，基材100的厚度可以為10-50微米，具體可為10-40微米。具體地，可以為15微米、18微米、25微米、35微米等等。根據本發明的另一些具體實施例，基材100的厚度可以為20-30微米。由此，可進一步提高該電極結構材料的機械性能。
根據本發明的實施例，纖維層200的厚度、亞層210、220的數量等均不受特別限制，例如纖維層200的總厚度可以為20-80微米，例如可以為30微米、35微米、40微米、45微米、48微米、50微米、52微米、55微米、60微米等。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。例如，過薄的纖維層200難以為該電極結構材料提供足夠的比表面積，進而陽極箔的比容量不夠理想。而過厚的纖維層200則可能會引起亞層210、220自基材100上脫落等不良現象，從而使得電極結構不穩定。
根據本發明的實施例，多個亞層210、220的金屬纖維20的種類和直徑範圍可以一致，由此有利於降低生產成本。例如具體地，多個亞層210、220可均由同一種金屬纖維20形成。金屬纖維20的直徑可以為0.1-20微米。發明人發現，金屬纖維20的直徑可以在0.1-10微米，例如具體地可為1.5-5微米的範圍內。金屬纖維20的長徑比可較大，例如可大於20，也可以為大於1000，還可以大於10000。具體地金屬纖維20的長徑比範圍可以為20-1000，1000-10000，10000-200000，例如可以為大於50、大於950、大於9500，或在上述範圍和點值所組成的任意數值範圍。發明人發現，金屬纖維20的直徑太小，在化成時容易被消耗消失從而不能為化成箔提供比電容。而金屬纖維20的直徑太大時，電極材料的表面積提升有限，影響陽極箔比容。並且發明人發現，採用長徑比適中的金屬纖維20形成纖維層200有利於提高利用該電極結構材料形成的電極材料的折彎強度，從而有利於提高基於該電極結構材料的陽極箔機械性能。此處需要特別說明的是，長徑比為纖維長度以及直徑的比值。在本發明中，如無特殊說明則長徑比為金屬纖維20中多數纖維的長度和直徑的比值的數值，例如50%以上或是70%、80%甚至是90%以上的纖維的長徑比可達到的數值。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解的是，由於纖維層200中具有多個金屬纖維20，且金屬纖維20的直徑在微奈米級別，因此無法控制纖維層200中的每一個纖維均具有同樣的長度和直徑。因此在本發明中長徑比大於20即為該金屬纖維20中至少50%以上的纖維的長徑比可以達到的最小值。例如，長徑比大於500即為該纖維層200中50%以上的纖維的長徑比最小值為500，長徑比大於1000即為該纖維層200中50%以上的纖維的長徑比最小值為1000。
根據本發明的實施例，金屬纖維20在纖維層200中的具體排佈方式不受特別限制，所屬技術領域中具有通常知識者可根據實際情況進行控制，只要金屬纖維20之間具有一定夾角即可。該夾角可以是位於同一層亞層中的不同纖維之間的夾角，也可以是分別位於兩個亞層中的兩個金屬纖維的夾角。例如具體地，參考圖2，位於同一亞層210(或亞層220)中的所述金屬纖維20可大致沿同一方向排佈，位於相鄰的兩個亞層210、220中的所述金屬纖維20之間具有夾角。位於相鄰的兩個所述亞層210、220之間的所述金屬纖維20之間的夾角為20-90度，例如可優選為45-90度，具體可為50-90度。由此，可進一步降低化成箔製備過程中的損壞，並降低基於化成箔的電解電容器的阻抗。例如圖2中第一亞層210中的金屬纖維20和第二亞層220中的金屬纖維20之間即可垂直，也即是說夾角可約為90度。此處需要特別說明的是，該夾角為兩個金屬纖維20中夾角的銳角。或者，位於同一層中的多個金屬纖維也可以按照一個或是兩個方向排佈，以形成類似編織的效果。參考圖3，位於同一個亞層中的金屬纖維20、21之間可具有夾角a。夾角a的角度也可以為0-50度。
根據本發明的實施例，纖維層200的總厚度可以為20-80微米。由此，可進一步提高該電極結構材料的性能。參考圖4，當位於同一個亞層中相鄰的兩個金屬纖維20A、20B之間的夾角為0，即同一亞層中的金屬纖維20A、20B近似於平行時，二者之間的間距D大於0小於等於1000微米，具體可以為0.01-1000微米或0.05-1000微米，例如可以為0.05-15微米或0.05-5.0微米，具體可以為0.05-4微米、0.05-2微米、0.05-1.5微米或0.05-1微米，或者可以為1 μm、5 μm、10 μm、15 μm、20 μm、30 μm、40 μm、60 μm、100 μm等，或可為200 μm、300 μm，或大於500 μm等。發明人發現當金屬纖維20A、20B之間的間距D過小時，將導致金屬纖維20A、20B之間重疊過多，降低比容量。而間距D過大時每一層的金屬線密度不足，也會降低比容。
根據本發明的一些實施例，在基材相對的兩側可以均具有前述的纖維層。由此，可以進一步提高該電極結構材料的比容量。具體地參考圖5，在基材100相對的兩側可以均具有前述的纖維層200A、200B。基材100兩側的兩個纖維層200A、200B均可以具有多個亞層210、220結構。由此，可以進一步提高該電極結構材料的比容量。當該電極結構材料含有兩層纖維層200A、200B時，形成兩層纖維層200A、200B的閥金屬可以相同也可以不同。
該電極結構材料可進一步具有氧化膜，氧化膜至少覆蓋金屬纖維20的部分表面。氧化膜可以是通過化成處理形成的。也即是說，該電極結構材料可以是經過化成處理的。該電極結構材料可為包括但不限於中壓、高壓以及超高壓化成箔，該電極結構材料具有通過電化學腐蝕技術難以實現的高的比容量特性，有利於實現電解電容器小型化。而且，該電極結構材料適用於閥金屬（例如鋁、鉭、鈮、鈦、鋯或鉿等）電解電容器中任意一種。本發明的電極結構材料表層具有金屬纖維20結構，因此與粉末層積技術形成的粉末結構相比有更好的韌性，電極材料的折彎強度也更高。纖維層200中的上下層金屬纖維20以一定角度交叉堆疊，可有效地避免電解液在金屬纖維20間的繞流，因而電極材料具有較低的損耗，可用於製備具有低ESR的電解電容器。
在本發明的另一方面，本發明提出了一種製備前面所述的電極結構材料的方法。參考圖6，該方法包括：
步驟S100：提供基材；
根據本發明的實施例，在步驟S100中首先提供基材。關於基材的材料、厚度等參數前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。所屬技術領域中具有通常知識者能夠理解的是，提供基材的步驟S100可包括形成平面基材的步驟，也可以包括對平面基材進行切割、打磨、清洗等操作。
步驟S200：在所述基材上形成纖維層；
根據本發明的實施例，在步驟S200中形成纖維層。關於纖維層的組成和結構特徵前面已經進行了詳細的描述，在此不再贅述。根據本發明的一些具體示例，步驟S200中可包括在基材上設置至少兩個由金屬纖維構成的亞層的步驟，並在形成亞層的過程中控制金屬纖維之間具有夾角。由此，可簡便地獲得前述的電極結構材料。該夾角可以是同一層金屬纖維之間的夾角，也可以是相鄰兩個亞層之間的金屬纖維的夾角。關於夾角的角度、金屬纖維之間的間距等參數，前面也進行了詳細的描述，在此不再贅述。
根據本發明的具體實施例，纖維層可以是通過近場直寫或3D列印而形成的。由此，可簡便地形成孔徑分佈較為均勻的纖維層。利用近場直寫或是3D列印工藝可較好地控制金屬纖維的排佈，從而有利於獲得孔徑大小和分佈都較為均勻的電極結構材料。
需要特別說明的是，當該電極結構材料包括氧化膜時，該方法還可以進一步包括進行化成的步驟。由此，可以在金屬纖維的至少部分表面形成氧化膜。
在本發明的又一方面，本發明提出了一種電解電容器。根據本發明的實施例，該電解電容器包括：陽極和陰極，陽極包括前面所述的電極結構材料。陰極可以包括電解質以及導電電極。該電解電容器具有前面所述的電極結構材料具有的全部特徵以及優點，在此不再贅述。總的來說，該電解電容器具有比容量較高、電化學阻抗較小、陽極機械性能較好等優點的至少之一。
以下所描述的實施例，除非另有說明，所有的溫度定為攝氏度。所使用的試劑均可以從市場上購得或者可以通過本發明所描述的方法製備而得。
實施例1：
基材和金屬纖維為鋁金屬。基材厚度控制在30 μm。金屬纖維直徑約為1.8 μm，長徑比大於1000。每一層金屬纖維之間距離為0.75 μm。每一層金屬纖維與上下層金屬纖維以90°角度交叉堆疊。纖維層厚度控制在50 μm，通過程序控制的近場直寫技術實現。
實施例2：
電極結構材料通過程序控制的近場直寫技術實現。其餘條件同實施例1，所不同的是，金屬纖維直徑約為2.5 μm。纖維層厚度控制在50 μm。
實施例3：
電極結構材料通過程序控制的近場直寫技術實現。其餘條件同實施例1，所不同的是，每一層金屬纖維之間距離為1.0 μm。纖維層厚度控制在50 μm。
實施例4：
電極結構材料通過程序控制的近場直寫技術實現。其餘條件同實施例1，所不同的是，每一層金屬纖維與上下層金屬纖維以45°角度交叉堆疊。纖維層厚度控制在50 μm。
實施例5：
電極結構材料通過程序控制的近場直寫技術實現。其餘條件同實施例1，所不同的是，控制金屬纖維直徑約為2.1 μm。每一層金屬纖維之間距離為3.5 μm。纖維層厚度控制在50 μm。
實施例6：
電極結構材料通過程序控制的3D列印技術實現。其餘條件同實施例1，所不同的是，控制金屬纖維直徑約為3 μm。每一層金屬纖維之間距離為15 μm。每一層金屬纖維與上下層金屬纖維以40°角度交叉堆疊。纖維層厚度控制在50 μm。
對比例1：
使用鹽酸和硫酸作為發孔槽液，溫度控制在68℃，對99.99%的鋁箔施加直流電5級腐蝕，平均電流密度為0.4 A/cm2 ，時間為30秒，以使夾心層厚度為8 μm左右，隨後在72℃的硝酸溶液中擴大孔徑，電流密度和時間分別為0.15 A/cm2 和450秒。
對比例2：
以鋁金屬作為基材，基材厚度為30 μm，在鋁基材表面塗布一層粒徑為3 μm的鋁粉，層積箔表面鋁粉層厚度控制在50 μm，進行600℃燒結處理。
性能測試：
測量實施例1~6以及對比例1~2獲得的電極結構材料在520V化成電壓下的折彎強度、比容以及電極結構材料的殘心厚度，如下表1所示： 表1
  520V比容（μF/cm2 ） 殘心厚度（μm） R3.5折彎強度（回）
實施例1 1.52 30 66
實施例2 1.41 30 62
實施例3 1.37 30 65
實施例4 1.49 30 65
實施例5 1.00 30 63
實施例6 0.79 30 62
對比例1 0.92 8 8
對比例2 1.08 30 28
從表1對比可以看出，本發明提供的電極結構材料具有高的折彎強度，部分實施例提供的電極結構材料同時具有高的比容量和折彎強度，遠高於現有的電化學腐蝕技術和鋁粉層積技術製備的陽極箔容量。
在本說明書的描述中，參考術語“一實施方案”、“另一實施方案”、“實施例”、 “示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，所屬技術領域中具有通常知識者可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管以上已經示出和描述了本發明的實施方案以及實施例，可以理解的是，上述實施方案、實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，所屬技術領域中具有通常知識者在本發明的範圍內可以對上述實施方案、實施例進行變化、修改、替換和變型。
100:基材 200,200A,200B:纖維層 20,21,20A,20B:金屬纖維 210,220:亞層 a:夾角 D:間距 S100,S200:步驟
[圖1]為根據本發明一個實施例的電極結構材料的結構示意圖。 [圖2]為根據本發明另一個實施例的電極結構材料的結構示意圖。 [圖3]為根據本發明一個實施例的電極結構材料的部分結構示意圖。 [圖4]為根據本發明又一個實施例的電極結構材料的部分結構示意圖。 [圖5]為根據本發明一個實施例的電極結構材料的結構示意圖。 [圖6]為根據本發明一個實施例的製備電極結構材料的方法的流程示意圖。
100:基材
200:纖維層

Claims (12)

  1. 一種電極結構材料，其包括：基材，所述基材是由金屬形成的；纖維層，所述纖維層位於所述基材的表面上，所述纖維層由金屬纖維構成；其中，形成所述基材和所述金屬纖維的材料分別獨立地為閥金屬，所述金屬纖維之間具有夾角。
  2. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述閥金屬選自鋁、鉭、鈮、鈦、鋯或鉿。
  3. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述基材的厚度為5-80微米；任選地，所述基材的厚度為10-50微米。
  4. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述金屬纖維的直徑為0.1-20微米；任選地所述金屬纖維的長徑比大於20。
  5. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於同一個所述亞層中相鄰的兩個所述金屬纖維之間的間距為0.01-1000微米。
  6. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於同一個所述亞層中的所述金屬纖維沿同一方向排佈，位於相鄰的兩個所述亞層中的所述金屬纖維之間具有夾角。
  7. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述纖維層包括至少兩個亞層，位於相鄰的兩個所述亞層之間的所述金屬纖維之間的夾角為20-90度；優選地，所述夾角為50-90度。
  8. 如請求項1所述之電極結構材料，其中，所述纖維層的厚度為20-80微米。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之電極結構材料，其進一步包括氧化膜，所述氧化膜至少覆蓋所述金屬纖維的部分表面。
  10. 一種製備如請求項1至9中任一項所述之電極結構材料之方法，其包括：提供基材；在所述基材上設置由金屬纖維構成的纖維層，並控制所述金屬纖維之間具有夾角。
  11. 如請求項10所述之方法，其中，所述纖維層是通過近場直寫或3D列印而形成的。
  12. 一種電解電容器，其包括：陽極，所述陽極包括如請求項1至9中任一項所述之電極結構材料；陰極，所述陰極包括電解質以及導電電極。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000268827A (ja) * 1999-03-12 2000-09-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属疑似多孔体とその製造方法及びそれを用いた電池用電極板とその製造方法並びにそれを用いた電池
JP2000286163A (ja) * 1999-03-31 2000-10-13 Hitachi Aic Inc 電解コンデンサ用電極箔及びその製造方法
JP2006004984A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Shinko Electric Ind Co Ltd 固体電解キャパシタ及びその製造方法
US8067096B2 (en) * 2006-03-31 2011-11-29 Nippon Chemi-Con Corporation Electrode material for electrolytic capacitor
CN101752091B (zh) * 2008-12-08 2012-03-14 财团法人工业技术研究院 复合阴极箔及包含此阴极箔的固态电解电容器
JP2010182922A (ja) * 2009-02-06 2010-08-19 Panasonic Corp 電気二重層キャパシタ及び電気二重層キャパシタの製造方法
JP2010232451A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Hitachi Aic Inc アルミニウム電解コンデンサ用の電極
JP2011029558A (ja) * 2009-07-29 2011-02-10 Hitachi Aic Inc アルミニウム電解コンデンサ用陽極箔
JP5509715B2 (ja) * 2009-08-05 2014-06-04 セイコーエプソン株式会社 リチウム電池用電極及びリチウム電池
KR101088073B1 (ko) * 2010-10-16 2011-12-01 주식회사 샤인 금속 장섬유를 포함하는 전극 구조를 갖는 전지 및 이의 제조 방법
TWI440298B (zh) * 2011-03-01 2014-06-01 Univ Nat Taiwan 壓控振盪器
US20140370282A1 (en) * 2011-12-27 2014-12-18 Showa Denko K.K. Method of producing carbon fibers
CN203574057U (zh) * 2013-10-30 2014-04-30 贝卡尔特公司 燃料电池或者电解槽中的气体扩散层和膜电极
CN106891583A (zh) * 2015-12-17 2017-06-27 比亚迪股份有限公司 一种金属复合板材及其制备方法

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