離子電子導電聚合物電容器的制造方法

離子電子導電聚合物電容器的制造方法
【專利摘要】總體針對一種電子導電聚合物電容器描述技術，所述電容器可以在電極之間并入嵌入有碳納米顆粒的導電聚合物混合物，從而與傳統的電解電容器相比，快速地充電并且儲存大量電荷。這種電容器可以用層壓板構建，該層壓板包括內電極和外電極、電極之間的電解質混合物、導電聚合物混合物、嵌入內電極之間的導電聚合物中的碳納米顆粒的復合混合物的各層。層壓板可以卷繞成卷并且內電極和外電極電耦合。在施加電場時，電解質混合物內的陽離子朝向外電極移動并且陰離子朝向內電極移動。此外，內導電聚合物層被電離，從而造成電子朝向內電極移動，以沉積到儲存有電荷的大表面積碳納米顆粒上。
【專利說明】離子電子導電聚合物電容器
【背景技術】
[0001]在本部分中描述的材料不是針對本申請中的權利要求的現有技術，并非通過包括在本部分中而承認為現有技術，除非在此另行說明。
[0002]通常使用雙電層電容器(EDLC)儲存大電荷密度以用于高速功率提取，來代替電池以及其它類型的電容器。在這種技術中，電荷儲存在高孔率碳顆粒與電解質的電化學雙層的界面處。這通過在一個偏置方向上極化電容器用于儲存并且在相反方向上放電用于功率重新獲取來實現。由于在多孔碳顆粒上的電荷累積，所以與其它電容器類型相比較，使用EDLC能夠實現高功率提取率。一些電化學電容器利用還原/氧化(氧化還原)反應用于電荷轉移來工作，稱為準電容。在諸如運輸業內的能源系統、混合動力汽車和鐵路系統的技術中，由于EDLC的高能量密度以及高功率提取率，因此普遍地使用EDLC來代替基本電解電容器和電池。隨著EDLC在需要快速充電和高能量儲存的商業技術中變得更加有用，需要一種能夠儲存最大量電荷并且能夠快速充放電的電容器結構。
[0003]本公開認識到已知的電化學電容器存在若干限制。在典型的EDLC中使用多孔碳顆粒或者木炭用于電荷儲存限制了能量密度、電荷儲存以及功率提取的最大量。

【發明內容】

[0004]下面的
【發明內容】
只是示例性的并且不旨在以任何方式進行限制。通過參照附圖和下面的詳細描述，除了上述示例性的方面、實施方式和特征之外，其它方面、實施方式和特征將變得清楚。
[0005]本公開總體上描述了一種雙層電化學電容器。不例的雙層電化學電容器可以包括兩個內電極和兩個外電極，其中，電解質混合物沉積在外電極和內電極之間。示例電化學電容器還可以包括沉積在外電極之間的導電聚合物層，其中，當在各外電極和內電極之間施加電場時電子是運動的。電化學電容器還可以包括嵌入導電聚合物層中的碳納米顆粒的復合材料，其中，復合材料沿著各內電極的內表面沉積在內電極和導電聚合物層之間。
[0006]本公開還描述了一種用于構建電化學電容器的方法。在其它不例中，構建電化學電容器的方法可以包括合成離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物中的一者的電解質混合物。構建電化學電容器的方法還可以包括合成導電聚合物并且將碳納米顆粒與導電聚合物的一部分合成以制作碳納米顆粒-導電聚合物(CNP/CP)層。構建電化學電容器的方法還可以包括形成層壓板，其中，層壓板由兩個內電極和兩個外電極、電解質混合物、導電聚合物混合物、CNP/CP層制成。構建電化學電容器的方法還可以包括將層壓板卷繞成卷，將內電極電耦合在一起，將外電極電耦合在一起。
[0007]本公開還描述了一種用于對電化學電容器快速充電的方法。用于對電化學電容器快速充電的方法可以包括向兩組內電極和外電極施加直流偏壓，其中，電耦合的外電極帶負電荷并且電耦合的內電極帶正電荷。用于對電化學電容器快速充電的方法還可以包括通過由所施加的直流偏壓創建的電場，造成沉積在外電極和內電極之間的電解質混合物內的陽離子朝向外電極移動并且電解質混合物內的陰離子朝向內電極移動。用于對電化學電容器快速充電的方法還可以包括氧化沉積在內電極之間的導電聚合物層，并且造成導電聚合物內的電子朝向內電極漂移。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過以下描述和所附權利要求書，結合附圖，本公開的上述和其它特征將變得更加完整。要理解，這些圖僅描繪了根據本公開的若干實施方式，因此不被認為限制其范圍，將通過利用附圖用附加的特征和細節來描述本公開，其中:
[0009]圖1示出電子導電聚合物電容器；
[0010]圖2示出處于充電狀態的電子導電聚合物電容器；
[0011]圖3示出電子導電聚合物電容器的截面圖；
[0012]圖4示出可以用于形成電子導電聚合物電容器的疊層電極的示例平面圖；
[0013]圖5是示出可以用于制造如這里公開的示例電子導電聚合物電容器的步驟的流程圖；
[0014]圖6是可以用于利用圖5中說明的處理步驟制造示例電子導電聚合物電容器的自動化機器的框圖；
[0015]圖7示出可以用于控制圖6的自動化機器或者類似的制造設備制造如這里公開的示例電子導電聚合物電容器的通用計算裝置；
[0016]全部都根據如這里描述的至少一些實施方式而配置。
【具體實施方式】
[0017]在以下的詳細說明中，參考構成說明的一部分的附圖。在附圖中，除非上下文另有規定，否則相似的符號通常標識相似的組件。在詳細說明、附圖以及權利要求書中說明的示意實施方式不意圖限制。在不偏離這里呈現的主題的精神或者范圍的情況下，可以利用其它實施方式并且可以進行其它改變。將會容易地理解，如這里所概括地描述的以及圖中所示的，本公開的各方面可以以各種各樣不同的結構配置、代替、合并、分離并且設計，在此對其都進行了明確的考慮。
[0018]本公開總體涉及與制造并且使用用于為高速電力提取而儲存大電荷密度并且快速充電和放電的電子導電聚合物電容器相關的構成、方法、設備、系統、裝置和/或計算機程序產品、以及其它等。
[0019]簡言之，電子導電聚合物電容器可以在電極之間并入嵌入有碳納米顆粒的導電聚合物混合物，以與傳統的電解電容器相比，快速地充電并且儲存大量電荷。這樣的電容器可以由層壓板構成，該層壓板包括內電極和外電極、內電極和外電極之間的電解質混合物、導電聚合物混合物、嵌入在內電極之間的導電聚合物中的碳納米顆粒的復合混合物的各層。層壓板可以卷繞成卷并且內電極和外電極電耦合。在施加電場時，電解質混合物內的陽離子朝向外電極移動并且陰離子朝向內電極移動。此外，內導電聚合物層被電離或者氧化，使得電子朝向內電極移動以沉積在儲存有電荷的高比表面積碳納米顆粒上。
[0020]圖1示出根據這里描述的至少某些實施方式所配置的電子導電聚合物電容器裝置(電容器)。如圖示100中所示，電子導電聚合物電容器可以構建為具有外電極102、電解質混合物104、內電極106、導電聚合物混合物110、嵌入在導電聚合物中的碳納米顆粒的復合混合物108 (CNP/CP)的各層的層壓板。
[0021]圖示100示出在連接直流偏壓并且跨電容器施加電場之前處于未充電狀態的疊層電子導電聚合物電容器。根據某些實施方式，電容器可以包括兩對電極:一對外電極102以及一對內電極106。電極可以由諸如鋁、鉭、鈦或者類似金屬或者金屬合金的金屬材料組成，并且具有在從大約10微米到大約50微米的范圍內變化的厚度。該對外電極102電耦合在一起，并且該對內電極106電I禹合在一起。在充電模式中，可以對電容器施加電場以使得外電極102帶負電荷并且內電極106帶正電荷。在其它實施方式中，可以使電極的表面紋理化(texturize)以增大用于累積電荷的面積。可以使用諸如化學或者等離子蝕刻的各種技術使表面紋理化，以便在電極的表面上產生孔直徑在從大約I納米到大約999納米的范圍內變化的孔。
[0022]如圖示100中進一步所示，在各個內電極106與相對應的外電極102之間可以沉積電解質混合物104。電解質混合物104可以有效地在電極之間形成具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內的厚度的層(在固化或凝固時)。電解質混合物104可以以液體狀態沉積在內電極與外電極之間并且可以被處理以在內電極106與外電極102之間形成固態電解質層。根據某些實施方式，電解質混合物104可以包括離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、離子鹽或離子混合物。離子導電聚合物例如可以是具有在從大約IO5到大約IO7的范圍內的分子率的聚環氧乙烷。離子鹽或者離子鹽混合物可以包括一種或者多種類型的陽離子112以及一種或者多種類型的陰離子114，其中陽離子可以是1^+、他+、順4或者NR4+,并且陰離子可以是ClO4' RSO3-或者BF4-,其中在兩種情況下R都表示碳氫化合物。根據其它實施方式，電解質中的鹽或者鹽混合物的濃度可以與導電聚合物層中的最大電子輸出或者電子電荷載流子的可能數量相 匹配，以便實現最大充電容量。如圖示100中所示，在未充電狀態中，聚合物電解質混合物的陽離子112和陰離子114可以在電解質層中隨機分布。
[0023]導電聚合物或者半導電聚合物層(CP層)110可以沉積在兩個內電極106之間作為層壓板的中心層。導電聚合物層110可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。導電聚合物層110可以提供原子的電離，以使得在由于施加的電壓而跨電容器生成電場時可以使電子運動。根據某些實施方式，導電聚合物可以包括來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物。如圖示100中所示，在未充電狀態中，導電聚合物層110處于中性可電離狀態。
[0024]碳納米顆粒可以嵌入到導電聚合物層110中以沿著各個內電極106的內表面形成碳納米顆粒-導電聚合物(CNP/CP)層108。可以嵌入到導電聚合物層110中的碳納米顆粒可以具有在從大約10納米到大約100納米的范圍內的平均直徑。碳納米顆粒可以分散在整個CNP/CP層108中，有效地提供用于聚集并且儲存相對于傳統電解電容器的大量電子電荷的大表面積。CNP/CP層108可以具有從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。在未充電的狀態中，碳納米顆粒可以處于在表面具有最少電荷的中性狀態。
[0025]圖2示出根據這里描述的至少某些實施方式的配置為充電狀態中的電子導電聚合物電容器。在圖示200中，示出的電容器具有施加至電極的直流偏壓202，其跨電容器生成電場，造成對電容器充電。如前所述，外電極102電耦合在一起并且內電極106電耦合在一起。可以將直流偏壓202施加至內電極106和外電極102這兩組，以使得電耦合的外電極102帶負電荷并且電耦合的內電極106帶正電荷。在直流偏壓202跨電容器的電極的情況下，在電解質層104內的陽離子112和陰離子114可能被吸引向電極。陽離子112可以有效地累積在帶負電荷的外電極102上并且陰離子114可以有效地累積在帶正電荷的內電極106上。
[0026]除了陽離子和陰離子在相對應的內外電極對之間的移動以外，導電聚合物層110可以由于所施加的電場而被電離，在導電聚合物中釋放出電子載流子。用于生成使導電聚合物電離的電場的電壓為θν=Ιε-Φπι，其中I。是聚合物的電離能并且Φπι是相鄰電極的功函數。對于鋁電極以及大多數導電聚合物，電壓可以在2V以上。接著由于導電聚合物的電離，在所有的界面處都形成導致的雙電層。隨著導電聚合物材料內所釋放的電子從導電聚合物層朝向內電極106流動，電子可能變得附著到CNP/CP層108的碳納米顆粒的多孔表面，造成CNP/CP層108內的凈負電荷以及內導電聚合物層110中的凈正電荷。當從電容器將直流偏壓202去耦合時，電子電荷的大部分可以留在碳納米顆粒上作為一種形式的儲存倉tfi。
[0027]可以如下估計用于示例場景的可實現的能量密度。導電聚合物層的體積可以為Icm3并且可以在由于所施加的電場而電離時能夠生成IO1Vcm3-1O1Vcm3的運動電子。接著這些運動電子累積在碳納米顆粒的多孔表面上，相當于大約I庫侖/cm3 (1C=6.241018e_)。能量=1/2QV以及所施加的電壓使電容器達到4V的電位。與此充電相關聯的能量為l/2QV=l/2 IC.4V=2J。假定電解質聚合物的體積為Icm3并且電極的體積是可忽略的，則總體積為2cm3并且總能量密度為2J/2cm3=lJ/cm3。
[0028]圖3示出根據這里描述的至少某些實施方式的電子導電聚合物電容器的截面圖。圖示300中的橫截面圖示出作為根據某些實施方式而配置的層壓板的電子導電聚合物電容器的構造。根據其它實施方式，電容器可以使用剛性材料(例如電極)取代層壓板來構建。在示出的示例構造中，電子導電聚合物電容器可以制造為層壓板，該層壓板包括以下層:兩個內電極106、兩個外電極102、電解質層104、導電聚合物層110、CNP/CP層108層。層壓板可以卷繞成圓柱卷，內電極106電耦合在一起并且外電極102電耦合在一起。可以利用包括與在卷對卷工藝中將各層棍壓(calender)到一起相結合的刮刀涂布(doctor-blading)技術的工業層壓工藝來裝配層壓板。在根據實施方式裝配層壓板的層之前，可以首先合成電解質混合物、導電聚合物混合物以及CNP/CP混合物。
[0029]電解質混合物可以通過混合離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物之一而合成。電解質混合物可以在例如為Y-丁內酯或者環戊酮的非質子溶劑中合成，達到在從大約50厘泊到大約500厘泊的范圍內的粘度。根據其它實施方式，電解質混合物中的離子鹽或離子鹽混合物的濃度可以設置為與導電聚合物混合物中所包含的最大潛在電荷最優地匹配，以便實現最大儲存容量。在一些實現中，離子鹽或離子鹽混合物可以包括諸如Li+、Na+、NH4和NR4+的一種或者多種陽離子(其中R表示碳氫化合物)以及諸如C104_、RS03_和BF4_的至少一種陰離子(其中R表示碳氫化合物)。
[0030]用于導電聚合物混合物的材料可以通過混合來自聚噻吩、聚卩比咯、聚吡唆、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物而合成。根據其它實施方式，可以在非質子溶劑中將聚合物混合到一起，達到在從大約50厘泊到大約500厘泊的范圍內的粘度。碳納米顆粒-導電聚合物混合物可以通過將具有在從大約10納米到大約100納米的范圍內的平均直徑的碳納米顆粒嵌入在導電聚合物混合物的一部分內來合成。在又一實施方式中，可以將電極102、106的內表面紋理化以產生大小從大約I納米到大約999納米變化的孔，以便進一步增大用于聚集電解質混合物的陽離子和陰離子的表面積。
[0031]根據某些實施方式，可以通過利用刮刀涂布技術將兩個外電極102之一鋪展(spread)到輥上并且接著將電解質混合物104的層鋪展到第一外電極的表面上來裝配層壓板。可以將兩個內電極106中的第一個鋪展到輥上，并且可以將第一內電極106與被覆(coat)有電解質混合物的外電極輥壓以將它們接合到一起，得到電解質層104夾在兩個電極之間的薄層壓膜。可以將第一薄層壓膜加熱至指定溫度，以便為了機械穩定性而去除任何溶劑。指定溫度可以是可以在從大約50攝氏度到大約100攝氏度的范圍內的任何合適的溫度。根據其它實施方式，在烘烤第一層壓膜后，可以利用刮刀涂布法用CNP/CP層108覆蓋內電極106，并且為了機械穩定性可以再次加熱膜。用于刮刀的刮刀涂布法通過在表面上方連續地移動扁平柔性刮刀以散布物質并且移除任何多余的材料來將薄層材料覆蓋或鋪展在表面上。接著可以利用刮刀涂布法將導電聚合物混合物鋪展到CNP/CP層108的表面上，并且可以再次加熱層壓膜。可以通過將第二層碳納米顆粒-導電聚合物混合物鋪展到導電聚合物層110上、接著將兩個內電極106中的第二個輥壓至已裝配的層壓膜的碳納米顆粒-導電聚合物混合物層并且烘烤，來進一步裝配層壓板。最后可以將第二層電解質混合物鋪展到層壓膜上的第二內電極的表面上，并且接著可以將兩個外電極102中的第二個與已裝配的層壓膜的被覆有電解質的內電極輥壓。可以最后一次加熱層壓膜，得到包括第一外電極、第一電解質層、第一內電極、第一 CNP/CP層、中心導電聚合物層、第二 CNP/CP層、第二內電極、第二電解質層、第二外電極的完整的層壓膜電子導電聚合物電容器。
[0032]根據某些實施方式，電解質層可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。CNP/CP層和導電聚合物中心層可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。內電極和外電極可以具有在從大約10微米到大約50微米的范圍內變化的厚度。然而，實施方式不限于這些范圍，并且可以利用這里描述的原理，以其它厚度的層來實現離子電子導電聚合物電容器。在完成對層壓膜電子導電聚合物電容器的裝配后，可以將層壓板卷繞成圓柱卷，并且內電極電耦合在一起，外電極電耦合在一起。
[0033]圖4示出根據這里描述的至少某些實施方式配置的可以用于形成電子導電聚合物電容器的疊層電極的示例平面圖。圖示400的平面圖示出內電極404在一起的示例耦合以及外電極402在一起的示例耦合。在將層壓板卷繞成卷的連續卷繞期間，外電極402可彼此接觸以電耦合。根據某些實施方式，在內電極404上可以形成可以延伸超出卷的邊緣的一個或者多個延伸突出部(tab)406。通過將內電極404的延伸突出部406附接到一起，可以使內電極彼此接觸以電耦合。
[0034]示例實施方式還可包括制造如這里所描述的電子導電聚合物電容器的方法。這些方法可以以包括這里所描述的結構的任意種方式實施。一種這樣的方式是利用本公開中所描述的類型的裝置的機器操作。另一可選方式是方法的各個操作中的一個或者多個與執行操作中的一些的一個或者多個人類操作員協作執行，而其它操作由機器執行。這些人類操作員不需要彼此配合，而各操作員可以只與執行部分程序的機器配合。在其它示例中，可以諸如通過機器自動化的預選擇出的標準將人的交互自動化。
[0035]圖5是示出根據這里描述的至少某些實施方式的可以用于制造示例電子導電聚合物電容器的操作的流程圖。在各種示例中，制造電子導電聚合物電容器的方法可以包括合成包括電解質混合物、導電聚合物混合物、嵌入在導電聚合物中的碳納米顆粒的復合材料(碳納米顆粒-導電聚合物混合物)的多種混合物。制造電子導電聚合物電容器的方法還可以包括通過將電解質混合物、導電聚合物混合物、碳納米顆粒-導電聚合物混合物與電極層疊來制作分層的層壓板。在已裝配了分層的層壓板后，可以將層壓板卷繞成卷以形成圓柱電子導電聚合物電容器，并且外電極稱合在一起，內電極稱合在一起。
[0036]特別地，圖5示出可以由諸如圖7中的裝置700的計算裝置或者諸如圖6的制造控制器690的專用控制器所控制的制造電子導電聚合物電容器的示例方法。因此，控制器裝置510可以體現為適于執行存儲在計算機可讀取介質520中的用于控制方法執行的指令的計算裝置700、制造控制器690或者類似的裝置。制造電子導電聚合物電容器的處理可以包括由框522、524、526和/或528中的一個或者多個所示出的一個或者多個操作、功能或者動作。
[0037]一些示例處理可以以操作522 “合成電解質材料”開始。操作522可以例如由圖6的復合機692來進行。在操作522，制造控制器690可以配置為根據用于混合電解質混合物的一個或者多個預定參數來指示(例如，通過一個或者多個控制信號)復合機692。用于混合電解質混合物的示例參數可以是由經過的時間或者諸如粘度、溫度或者混合的離子鹽或鹽混合物的濃度的某些物理特性表示的混合程度。操作522可以持續到已實現用于混合電解質混合物的預定參數為止，例如，混合已進行了實現離子鹽的期望分散和濃度的充分長度的時間。
[0038]操作522后可以進行操作524 “合成導電聚合物和CNP/CP混合物”。可以例如由圖6的復合機692來執行操作524。在操作524，制造控制器690可以配置為利用用于混合導電聚合物混合物的預定參數來指示(例如，通過一個或者多個控制信號)復合機692，其中參數例如是由經過的時間或者諸如粘度、溫度或者聚合物和嵌入的碳納米顆粒的同質性的某些物理特性表示的混合程度。操作524可以持續直到已實現用于混合導電聚合物混合物的預定參數為止，例如，混合已進行了實現碳納米顆粒在導電聚合物中的期望分散的充分長度的時間。
[0039]操作524后可以進行可選的操作526 “將電極與電解質、導電聚合物和CNP/CP層層壓”。操作526可以例如由圖6的層壓機694執行。在操作526，制造控制器690可以配置為指示(例如，通過一個或者多個控制信號)層壓機694以諸如厚度和烘烤溫度的參數利用刮刀涂布技術和輥方法裝配層壓板。操作526可以指示層壓機694通過刮刀涂布法將各個混合物覆蓋到表面上并且利用卷對卷工藝將電極輥壓到層壓膜。操作526還可以指示層壓機694將兩個內電極表面的突出部延伸到層壓膜的邊緣外用于后續耦合。
[0040]操作526后可以進行操作528 “使層壓的電極卷繞和接觸以形成電容器”。操作528可以例如由圖6的卷繞和接觸機696執行。在操作528，制造控制器690可以配置為指示(例如，通過一個或者多個控制信號)卷繞和接觸機696通過將完成的層壓板卷繞成圓柱卷來裝配圓柱形電容器。在操作528，制造控制器690可以適于指示(例如，通過一個或者多個控制信號)卷繞和接觸機696通過將層壓板卷繞成卷以造成在各個連續的卷繞期間外電極之間的接觸、并且使內電極的延伸突出部接觸以用于內電極的電耦合,來使得電極接觸。
[0041]在以上描述的圖5的處理中包括的操作用于說明目的。制造示例電子導電聚合物電容器的處理可以以更少或者附加操作通過類似處理來實施。在某些示例中，可以以不同的順序執行操作。在其它一些示例中，可以省去各種操作。在另一些示例中，可以將各種操作劃分成附加操作，或者合并在一起成為更少的操作。盡管作為依次有序的操作而說明，但是在某些實施中，各種操作可以以不同的順序執行，或者在某些情況下，各種操作可以大致同時執行。
[0042]圖6是根據這里描述的至少某些實施方式的可以用于利用圖5中說明的處理步驟制造示例電子導電聚合物電容器的自動化機器600的框圖。如圖6中所示，制造控制器690可以例如通過復合機692、層壓機694和/或卷繞和接觸機696中的一個或者多個與可以配置為執行圖5中描述的步驟的機器連接。制造控制器690可以由人控制操作，或者可以通過網絡610由遠程控制器660指揮。與控制制造電子導電聚合物電容器的不同處理相關聯的數據可以存儲在數據存儲器680和/或從數據存儲器680接收。
[0043]以下是利用上面為圖5和圖6說明的機器和步驟制造電子導電聚合物電容器的示例方法。在不例實施方式中，復合機692可以合成用于在層壓板電容器內分層的混合物。復合機692可以配置為合成包括一種或者多種離子鹽或鹽混合物、具有在從大約IO5到大約IO7的范圍內的分子量的離子導電聚合物、碳酸亞丙酯的電解質混合物。復合機692可以通過將電解質混合物中的離子鹽或者鹽的濃度與導電聚合物混合物中包含的最大潛在電荷相匹配，來大致最大化電容器的充電容量。復合機692可以配置為合成具有允許原子電離以使得電子在施加的電場中將變得運動的結構的導電聚合物混合物。復合機可以配置為根據在聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的類中的聚合物或聚合物的混合物合成導電聚合物層。復合機692還可以配置為通過將碳納米顆粒嵌入導電聚合物混合物的一部分中以制作碳納米顆粒在導電聚合物的整個間質中分散的碳納米顆粒-導電聚合物混合物，來合成復合混合物。復合機可以配置為在非質子溶劑中將各種混合物合成，達到在從大約50厘泊到大約500厘泊的范圍內的粘度。
[0044]圖7示出可以用于控制圖6的自動化機器或者類似的制造設備制造根據這里描述的至少某些實施方式的示例電子導電聚合物電容器的通用計算裝置。在基本構造702中，計算裝置700通常包括一個或者多個處理器704以及系統內存706。內存總線708可以用于在處理器704與系統內存706之間通信。
[0045]根據期望的構造，處理器704可以是包括但不限于微處理器(μ P)、微控制器(μ C)、數字信號處理器(DSP)或者以上的任意組合的任何類型。處理器704可以包括諸如一級緩存存儲器712的一級或多級緩存、處理器核心714以及寄存器716。示例處理器核心714可以包括算術邏輯單元(ALU)、浮點單元(FPU)、數字信號處理核心(DSP核心)或者以上的任意組合。還可以將示例內存控制器718與處理器704 —起使用，或者在一些實施中內存控制器715可以是處理器704的內部部分。
[0046]根據期望的構造，系統內存706可以是包括但不限于易失性存儲器(諸如RAM)、非易失性存儲器(諸如ROM、閃速存儲器等)或以上的任意組合的任何類型。系統內存706可以包括操作系統720、一個或者多個制造控制應用722以及程序數據724。制造控制應用722可以包括配置為控制圖6的自動化機器600以及上述的任何其它處理、方法和功能的控制模塊726。程序數據724可以包括除其它數據以外、用于控制自動化機器600的各種方面的材料數據728。該描述的基本構造702在圖7中通過內虛線以內的那些組件示出。
[0047]計算裝置700可以具有附加特征或者功能以及附加接口以便于基本構造702與任何所需裝置和接口之間的通信。例如，可以使用總線/接口控制器730以便于基本構造702與一個或者多個數據存儲器裝置732之間通過存儲器接口總線734的通信。數據存儲器裝置732可以是可移除存儲器裝置736、不可移除存儲器裝置738或者其組合。可移除存儲器裝置和不可移除存儲器裝置的示例包括(僅舉幾例)諸如軟盤驅動器和硬盤驅動器(HDD)的磁盤裝置、諸如高密度盤(CD)驅動器或者數字多功能盤(DVD)驅動器的光盤驅動器、固態驅動器(SSD)以及磁帶驅動器。示例計算機存儲介質可以包括以用于諸如計算機可讀指令、數據結構、程序模塊或其它數據的信息的存儲的任何方法或者技術實施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介質。
[0048]系統內存706、可移除存儲器裝置736和不可移除存儲器裝置838是計算機存儲介質的示例。計算機存儲介質包括但不限于RAM、R0M、EEPR0M、閃速存儲器或者其它存儲器技術、CD-ROM、數字多功能盤(DVD)或其它光存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲或者其它磁存儲裝置、或者可以用于存儲期望信息以及可以由計算裝置700訪問的任何其它介質。任何這樣的計算機存儲介質都可以是計算裝置700的部分。
[0049]計算裝置700還可以包括接口總線740以便于通過總線/接口控制器730從各種接口裝置(例如輸出裝置742、外設接口 744以及通信裝置766)到基本構造702的通信。示例輸出裝置742包括圖形處理單元748和音頻處理單元750，其可以配置為通過一個或者多個A/V端口 752與諸如顯示器或者揚聲器的各種外部裝置通信。示例外設接口 744包括串行接口控制器754或者并行接口控制器756，其可以配置為通過一個或者多個I/O端口 758與諸如輸入裝置(例如鍵盤、鼠標、筆、語音輸入裝置、觸摸輸入裝置等)或其它外設裝置(例如，打印機、掃描儀等)的外部裝置通信。示例通信裝置766包括網絡控制器760，其可以配置為便于經由一個或多個通信端口 764通過網絡通信鏈路與一個或多個其它計算裝置762通信。
[0050]網絡通信鏈路可以是通信介質的一個示例。通信介質通常可以由計算機可讀指令、數據結構、程序模塊、或者諸如載波或其它傳輸機制的調制數據信號中的其它數據來實現，并且可以包括任何信息傳遞介質。“調制數據信號”可以是以將信息編碼在信號中的方式設置或者改變其特性中的一個或多個的信號。作為例子，但不限于此，通信介質可以包括諸如有線網絡或直接線連接的有線介質，以及諸如聲音、射頻(RF)、微波、紅外(IR)和其它無線介質的無線介質。這里使用的術語計算機可讀介質可以包括存儲介質和通信介質兩者。
[0051]計算裝置700可以實施為包括任何上述功能的物理服務器、虛擬服務器、計算云或者混合裝置的一部分。計算裝置700還可以實施為包括筆記本電腦和非筆記本電腦構造的個人計算機。此外計算裝置700可以實施為聯網系統或者實施為通用或專用服務器的部分。
[0052]用于包括計算裝置700的聯網系統的網絡可以包括服務器、客戶端、交換機、路由器、調制解調器、互聯網服務提供商以及任何適當的通信介質(例如，有線或無線通信)的任何拓撲。根據實施方式的系統可以具有靜態或動態的網絡拓撲。網絡可以包括諸如企業網絡(例如LAN、WAN或WLAN)的安全網絡、諸如無線開放網絡(例如IEEE702.11無線網絡)的不安全網絡、或者世界范圍的網絡(例如互聯網)。網絡還可以包括適于一起操作的多個不同的網絡。這樣的網絡配置為提供在這里描述的節點之間的通信。作為例子但不限于此，這些網絡可以包括諸如聲音、RF、紅外和其它無線介質的無線介質。此外，網絡可以是相同網絡或者分離網絡的部分。
[0053]本公開概括地描述了一種雙層電化學電容器。不例的雙層電化學電容器可以包括兩個內電極和兩個外電極，其中在外電極和內電極之間沉積有電解質混合物。示例電化學電容器還可以包括沉積在內電極之間的導電聚合物層，其中在各外電極和內電極之間施加電場時電子是運動的。電化學電容器還可以包括嵌入導電聚合物層中的碳納米顆粒的復合材料，其中復合材料在內電極與導電聚合物層之間沿著各個內電極的內表面沉積。
[0054]根據一些示例，兩個內電極可以電耦合在一起并且兩個外電極可以電耦合在一起。內電極和外電極可以由鋁構成。內電極和外電極可以具有在從大約10微米到大約50微米的范圍內變化的厚度。
[0055]根據其它不例，在對電容器充電時可以加偏壓于內電極和外電極，以使得外電極可以帶負電荷并且內電極可以帶正電荷。可以使內電極和外電極紋理化，具有大小從大約I納米到大約999納米變化的孔，以便增大電極表面積。根據其它示例，電解質混合物層可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。電解質混合物可以包括離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物之一。
[0056]根據又一些示例，離子導電聚合物可以包括具有在從大約IO5到大約IO7的范圍內的分子量的聚環氧乙烷。離子鹽或離子混合物可以包括來自Li+、Na+、NH4和NR4+的組的至少一種陽離子(其中R表示碳氫化合物)，以及來自ClO4'RSO3-和BF4-的組的至少一種陰離子(其中R表示碳氫化合物)。在各種示例中，電解質混合物中離子鹽或者離子混合物的濃度可以與導電聚合物層中的最大電子電荷相匹配以實現最大電荷儲存容量。
[0057]在其它示例中，導電聚合物層可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。導電聚合物層可以包括來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物。碳納米顆粒可以具有在從大約10納米到大約100納米的范圍內的平均直徑。
[0058]本公開還描述了用于構建電化學電容器的方法。在一些不例中，構建電化學電容器的方法可以包括合成離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物之一的電解質混合物。構建電化學電容器的方法還可以包括合成導電聚合物并且將碳納米顆粒與導電聚合物的部分合成以制作碳納米顆粒-導電聚合物(CNP/CP)層。構建電化學電容器的方法還可以包括制作層壓板，其中層壓板由兩個內電極和兩個外電極、電解質混合物、導電聚合物混合物以及CNP/CP層組成。構建電化學電容器的方法還可以包括將層壓板卷繞成卷，將內電極電稱合在一起并且將外電極電稱合在一起。
[0059]根據其它示例，構建電化學電容器的方法可以包括形成內電極的超出卷的邊緣的一個或者多個延伸突出部，并且通過將突出部附接至卷的內表面上使內電極耦合。用于構建電化學電容器的方法還可以包括通過在非質子溶劑中混合離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物之一以達到在從大約50厘泊到大約500厘泊的范圍內的粘度，來合成電解質混合物。方法還可以包括利用由Y-丁內酯或者環戊酮構成的非質子溶劑。
[0060]根據其它示例，離子鹽或離子混合物可以包括來自Li+、Na+、NH4和NR4+的組的至少一種陽離子(其中R表示碳氫化合物)，以及來自ClO4'RSO3-和BF4-的組的至少一種陰離子(其中R表示碳氫化合物)。該方法還包括將電解質混合物中離子鹽或者離子混合物的濃度與導電聚合物層中的最大電子電荷相匹配以實現最大電荷儲存容量。
[0061]根據又一些示例，用于構建電化學電容器的方法可以包括通過在非質子溶劑中將來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物混合在一起、達到在從大約50厘泊到大約500厘泊的范圍內的粘度，來合成導電聚合物材料。電解質混合物層可以具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度。
[0062]根據一些示例，方法可以包括用具有在從大約10納米到大約100納米的范圍內的平均直徑的碳納米顆粒形成CNP/CP層和/或沉積具有在從大約I微米到大約100微米的范圍內變化的厚度的導電聚合物層。可以將內電極和外電極紋理化以具有大小從大約I納米到大約999納米變化的孔，以便增大表面積。
[0063]用于構建電化學電容器的方法還可以包括將外電極中的第一個鋪展在輥上、使用刮刀涂布法將電解質混合物層鋪展在第一外電極的表面上、將內層電極中的第一個鋪展在輥上、將第一內電極與被覆有電解質混合物的第一外電極輥壓以接合、用電解質中心層和電極外層制作薄層壓膜并且烘烤薄層壓膜。可以利用刮刀涂布法將CNP/CP混合物層鋪展到第一內電極的表面上、將薄層壓膜加熱、利用刮刀涂布法將導電聚合物混合物層鋪展到覆蓋第一內電極的CNP/CP層的表面上。此外，可以將薄層壓膜加熱、利用刮刀涂布法將CNP/CP混合物層鋪展到導電聚合物混合物的表面上、將第二內電極輥壓至薄層壓膜的CNP/CP層、將薄層壓膜加熱并且利用刮刀涂布法將電解質混合物層鋪展到第二內電極的表面。
[0064]根據其它不例，用于構建電化學電容器的方法可以包括將第二外電極與被覆有電解質的第二內電極輥壓以接合，用第一外電極、電解質混合物層、第一內電極、CNP/CP層、內導電聚合物層、第二碳CNP/CP層、第二內電極、第二電解質混合物層以及第二外電極制作
第二薄層壓膜，并烘烤第二薄層壓膜。
[0065]本公開還描述了一種用于對電化學電容器快速充電的方法。用于對電化學電容器快速充電的方法可以包括對內電極和外電極這兩組施加直流偏壓，其中電耦合的外電極帶負電荷并且電耦合的內電極帶正電荷。用于對電化學電容器快速充電的方法還可以包括，通過由施加的直流偏壓所創建的電場，使得沉積在外電極和內電極之間的電解質混合物內的陽離子朝向外電極移動并且電解質混合物內的陰離子朝向內電極移動。用于對電化學電容器快速充電的方法還可以包括電離或氧化沉積在內電極之間的內導電聚合物層，并且使得在導電聚合物內的電子朝向內電極漂移。
[0066]根據一些示例，方法可以包括使得電子在向內電極的途中沿內電極的表面沉積到嵌入在導電聚合物層的部分中的碳納米顆粒的表面上。碳納米顆粒可以具有在從大約10到大約100納米的范圍內的平均直徑。方法還可以包括去除直流偏壓，使得電子留在碳納米顆粒上作為儲存的能量。電解質混合物可以包括離子導電聚合物、碳酸亞丙酯、以及離子鹽或離子混合物之一。
[0067]根據一些示例，離子鹽或離子混合物可以包括來自Li+、Na+、NH4和NR4+的組的至少一種陽離子(其中R表示碳氫化合物)，以及來自ClO4'RSO3-和BF4-的組的至少一種陰離子(其中R表示碳氫化合物)。可以將電解質混合物中離子鹽或者離子混合物的濃度與導電聚合物層中的最大電子電荷相匹配以實現最大電荷儲存容量。導電聚合物層可以包括來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物。
[0068]除非明確指定單數，否則這里使用的“一”是指“一個或多個”。因此，例如，對“基”的引用包括兩個或多個基的混合以及單個基。
[0069]如這里所使用的，在本領域中的普通技術人員應當理解“大約”的意思，并且“大約”將根據其所使用的背景在一定程度上變化。如果存在該術語的使用對于本領域中普通技術人員不清楚的情況，考慮到其使用的背景，“大約”將是指特定術語的至多、加或者減10%。
[0070]術語“可選的”和“可選地”是指隨后描述的情況可能或者可能不發生，以使得描述包括情況發生的場合和情況不發生的場合。
[0071]在系統的方面的硬件實現和軟件實現之間幾乎不存在差別；使用硬件或者軟件通常是(但不總是，因為在某些背景下在硬件和軟件之間的選擇可能變得重要)表示成本與效率的權衡的設計選擇。存在可以影響這里描述的處理和/或系統和/或其它技術的各種媒介(例如，硬件、軟件和/或固件)，并且優選的媒介將會隨著部署處理和/或系統和/或其它技術的背景而變化。例如，如果實施者確定速度和精度最重要，實施者可以選擇主要為硬件和/或固件媒介；如果靈活性最重要，實施者可以選擇主要為軟件的實施；或者，作為替代，實施者可以選擇硬件、軟件和/或固件的某種組合。
[0072]以上詳細描述已通過使用框圖、流程圖和/或示例闡述了裝置和/或處理的各種實施方式。在這樣的框圖、流程圖和/或示例包含一個或多個功能和/或操作的范圍內，本領域內的技術人員將會理解在這樣的框圖、流程圖和/或示例中的各個功能和/或操作可以單獨地和/或共同地通過范圍廣泛的硬件、軟件、固件或者實質上以上的任何組合實施。在一個實施方式中，這里所描述的主題的若干部分可以通過專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)或其它集成形式實施。然而，本領域中的技術人員將認識到這里公開的實施方式的某些方面在全部或者部分上可以在集成電路中等同地實施為在一個或者多個計算機上運行的一個或者多個計算機程序(例如，作為在一個或者多個計算機系統上運行的一個或者多個程序)、實施為在一個或者多個處理器上運行的一個或者多個程序(例如，作為在一個或者多個微處理器上運行的一個或者多個程序)、實施為固件或者實施為實質上以上的任何組合，并且鑒于本公開，設計電路和/或編寫軟件和/或固件的代碼完全處于本領域中技術人員的能力范圍內。
[0073]本公開不限于在本申請中描述的旨在示出各種方面的特定實施方式。對于本領域中技術人員來說應當明顯的是，能夠在不偏離其精神和范圍的情況下進行許多修改和變形。除了這里所列舉的以外，在本公開的范圍內的功能等同的方法和設備對于本領域中技術人員來說根據之前的描述應當是明顯的。這樣的修改和變形旨在落在所附權利要求書的范圍內。本公開僅由所附權利要求書的條款以及這些權利要求書的權利等價物的完整范圍所限定。應當理解，本公開不限于顯然能夠變化的特定的方法、系統或者組件。還應當理解，這里使用的術語僅用于描述特定實施方式的目的，并且不旨在限制。
[0074]此外，本領域中的技術人員將會認識到這里描述的主題的機制能夠作為程序產品以各種形式發布，并且這里描述的主題的示意實施方式的應用與用于實際執行發布的信號承載介質的特定種類無關。信號承載介質的示例包括但不限于以下:諸如軟盤、硬盤驅動器、高密度盤(⑶)、數字多功能盤(DVD)、數字磁帶、計算機存儲器等的可記錄型介質；以及諸如數字和/或模擬通信介質(例如光纖電纜、波導、有線通信鏈路、無線通信鏈路等)的傳輸類型介質。
[0075]本領域中的技術人員將認識到，以這里提出的方式描述裝置和/或處理并且其后利用工程實踐將如此描述的裝置和/或處理集成為數據處理系統在本領域中是常見的。即，通過合理數量的試驗可以將這里描述的裝置和/或處理的至少部分集成為數據處理系統。本領域中的技術人員將認識到，典型的數據處理系統一般包括以下的一個或多個:系統單元殼體、視頻顯示裝置、諸如易失性和非易失性存儲器的存儲器、諸如微處理器和數字信號處理器的處理器、諸如操作系統、驅動器、圖形用戶界面以及應用程序的計算實體、諸如觸摸板或屏幕的一個或多個交互裝置、和/或包括反饋回路的控制系統。
[0076]可以利用諸如通常出現在數據計算/通信和/或網絡計算/通信系統中的任何適合的市場上可買到的組件實施典型的制造系統。這里描述的主題有時示出在不同的其它組件中所包含的或者與不同的其它組件相連接的不同組件。應當理解，如此描述的架構只是示例性的，并且實際上可以實施實現相同功能的許多其它架構。從概念上講，組件的實現相同功能的任何配置是以使得實現所要的功能的方式有效地“相關聯的”。因此，可以將這里結合以實現特定功能的任何兩個組件視為彼此“相關聯”以使得實現所要的功能，而不管架構或中間組件。相似地，這樣相關聯的任何兩個組件也可以視為彼此“可操作地相連接”或者“可操作地相耦合”以實現所要的功能，并且能夠如此相關聯的任何兩個組件也可以視為彼此“可操作地可耦合”以實現所要的功能。可操作地可耦合的特定例子包括但不限于物理可連接的和/或物理交互組件和/或無線可交互和/或無線交互組件和/或邏輯交互和/或邏輯可交互組件。
[0077]關于這里基本上任何復數和/或單數術語的使用，本領域技術人員能夠以對于背景和/或應用適當的方式從復數解釋成單數和/或從單數解釋成復數。為清楚起見，各種單數/復數排列可以清楚地列在這里。
[0078]本領域技術人員將會理解，一般地，這里使用的術語并且特別是在隨附權利要求書中的術語(例如，隨附權利要求書的正文)一般旨在為“開放的”術語(例如，術語“包括”應當解釋為“包括但不限于”，術語“具有”應當解釋為“至少具有”，術語“包含”應當解釋為“包含但不限于”等)。本領域技術人員還將理解，如果意圖特定數量的提出的權利要求詳述，這樣的意圖將在權利要求中明確地敘述，并且在不存在這樣的詳述的情況下，不存在這樣的意圖。例如，為幫助理解，以下隨附權利要求書可能包含介紹性短語“至少一個”和“一個或多個”的使用以引入權利要求詳述。然而，使用這樣的短語不應當被解釋為暗示以“一”引入的權利要求詳述將包含這樣引入的權利要求詳述的任何特定的權利要求限制為只包含一個這樣的詳述的實施方式，即使是在相同的權利要求包括介紹性短語“一個或多個”或“至少一個”以及諸如“一”的詞(例如，“一”應當被解釋為指“至少一個”或“一個或多個”)的情況下；相同道理對于使用定冠詞引入權利要求詳述的情況也成立。此外，即使在明確地表述了引入的權利要求詳述的特定數量的情況下，本領域中的技術人員也將認識到這樣的詳述應當解釋為是指至少表述的數量(例如，在沒有其它修飾語的情況下，僅是“兩個詳述”的表述是指至少兩個詳述或者兩個或更多詳述)。[0079]此外，在使用類似于“A、B和C等中的至少一個”的慣例的情況下，通常這種構造的目的是本領域技術人員將會理解該慣例的含義(例如，“具有A、B和C中的至少一個的系統”將包括但不限于單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C等的系統)。本領域技術人員還將會理解，呈現兩個或更多可供選擇的術語的幾乎任何轉折性詞語和/或短語，不管是在說明書、權利要求書或附圖中，都應當被理解為考慮包括術語之一、術語的任何一個或者兩個術語的可能性。例如，短語“A或B”將被理解為包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。
[0080]此外，在以馬庫什組的方式描述的本公開的特征或方面，本領域技術人員將認識到本公開由此還以馬庫什組的任何單獨成員或成員的子組的方式描述。
[0081]正如本領域技術人員所能理解的，為了任何及所有目的，諸如就提供書面說明書而言，這里所公開的全部范圍還包含任何和全部子范圍以及子范圍的組合。任何列出的范圍都能夠被容易地認定為充分地描述并且使得同一范圍被分解為至少相等的一半、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作為非限制性示例，這里討論的各個范圍可以被容易地分解成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。正如本領域技術人員所能理解的，諸如“上至”、“至少”、“大于”、“小于”等的全部表達方式包括所表述的數量并且是指隨后能夠被分解為如上所討論的子范圍的范圍。最后，正如本領域技術人員所能理解的，范圍包括各個單獨的成員。因此，例如，具有1-3個單元的組是指具有I個、2個或3個單元的組。相似地，具有1-5個單元的組是指具有I個、2個、3個、4個或5個單元的組,等等。
[0082]盡管這里已公開了各種方面和實施方式，但是其它方面和實施方式對于本領域技術人員也是明顯的。這里公開的各種方面和實施方式旨在說明并且不在于限制，所附權利要求書表示真實的范圍和精神。
【權利要求】
1.一種電化學電容器,所述電化學電容器包括: 兩個外電極； 兩個內電極； 電解質混合物，其布置在所述外電極與所述內電極之間； 導電聚合物層，其沉積在所述兩個內電極之間并且配置為使得當在各所述外電極和所述內電極之間施加電場時電子是運動的；以及 碳納米顆粒的復合材料，其嵌入所述導電聚合物層中，其中，所述復合材料沿著所述內電極的內表面沉積在所述內電極與所述導電聚合物層之間。
2.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述兩個內電極電耦合在一起并且所述兩個外電極電稱合在一起。
3.根據權利要求1所述的電化學電容器，所述內電極和所述外電極包括鋁。
4.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述內電極和所述外電極具有在從大約10微米至大約50微米的范圍內變化的厚度。
5.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，在對所述電容器充電時加偏壓于所述內電極和所述外電極，使得所述外電極帶負電荷并且所述內電極帶正電荷。
6.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述內電極和所述外電極被紋理化成具有大小從大約I納米至大約999納米變化的孔，以便增大表面積。
7.根據權利要求1所述的`電化學電容器，其中，所述電解質混合物層具有在從大約I微米至大約100微米的范圍內變化的厚度。
8.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述電解質混合物包括離子鹽或離子混合物中的一種、離子導電聚合物以及碳酸亞丙酯。
9.根據權利要求8所述的電化學電容器，所述離子導電聚合物包括具有在從大約IO5至大約IO7的范圍內的分子量的聚環氧乙烷。
10.根據權利要求8所述的電化學電容器，其中，所述離子鹽或所述離子混合物包括來自Li+、Na+、NH4和NR4+的組的至少一種陽離子，其中R代表碳氫化合物，并且包括來自ClO4'RSOf和BF^的組的至少一種陰離子，其中R代表碳氫化合物。
11.根據權利要求8所述的電化學電容器，其中，所述電解質混合物中的所述離子鹽或者所述離子混合物的濃度與所述導電聚合物層中的最大電子電荷匹配，以實現最大電荷儲存容量。
12.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述導電聚合物層具有在從大約I微米至大約100微米的范圍內變化的厚度。
13.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述導電聚合物層包括來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和/或聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物。
14.根據權利要求1所述的電化學電容器，其中，所述碳納米顆粒具有在從大約10納米至大約100納米的范圍內的平均直徑。
15.—種構建電化學電容器的方法,所述方法包括: 合成包括離子鹽或離子混合物中的一種、離子導電聚合物以及碳酸亞丙酯的電解質混合物；合成導電聚合物； 將碳納米顆粒與所述導電聚合物的一部分合成，以制作碳納米顆粒-導電聚合物(CNP/CP)層； 制作層壓板，所述層壓板包括兩個內電極和兩個外電極、所述電解質混合物、導電聚合物混合物以及所述CNP/CP層； 將所述層壓板卷繞成卷；以及 將所述內電極電稱合在一起并且將所述外電極電稱合在一起。
16.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括: 形成所述內電極的超出所述卷的邊緣的一個或者多個延伸突出部；以及 通過將所述突出部附接到所述卷的內表面上來使所述內電極耦合。
17.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括:通過在非質子溶劑中混合離子鹽或離子混合物中的一種、離子導電聚合物以及碳酸亞丙酯達到從大約50厘泊至大約500厘泊的范圍內的粘度，來合成所述電解質混合物。
18.根據權利要求17所述的方法，所述方法還包括:使用由Y-丁內酯或者環戊酮組成的非質子溶劑。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，所述離子鹽或所述離子混合物包括來自Li+、Na+、NHJP NR4+的組的至少 一種陽離子，其中R代表碳氫化合物，并且包括來自C104_、RS03_和BF4^的組的至少一種陰離子，其中R代表碳氫化合物。
20.根據權利要求17所述的方法，所述方法還包括:將所述電解質混合物中的所述離子鹽或者所述離子混合物的濃度與所述導電聚合物層中的最大電子電荷匹配，以實現最大電荷儲存容量。
21.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括:通過在非質子溶劑中將來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物混合在一起、達到從大約50厘泊至大約500厘泊的范圍內的粘度，來合成導電聚合物材料。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，電解質混合物層具有在從大約I微米至大約100微米的范圍內變化的厚度。
23.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括:利用具有從大約10納米至大約100納米的范圍內的平均直徑的碳納米顆粒形成所述CNP/CP層。
24.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括:沉積具有在從大約I微米至大約100微米的范圍內變化的厚度的導電聚合物層。
25.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括:將所述內電極和所述外電極紋理化，使其具有大小從大約I納米至大約999納米變化的孔，以便增大表面積。
26.根據權利要求15所述的方法，所述方法還包括: 將所述外電極中的第一外電極鋪展在輥上； 使用刮刀涂布法在所述第一外電極的表面上鋪展電解質混合物層； 將內層電極中的第一內電極鋪展在輥上； 將所述第一內電極與被覆有電解質混合物的所述第一外電極輥壓以接合，制作具有電解質中心層和電極外層的薄層壓膜；以及烘烤所述薄層壓膜。
27.根據權利要求26所述的方法，所述方法還包括: 使用刮刀涂布法將CNP/CP混合物層鋪展到所述第一內電極的表面上； 烘烤所述薄層壓膜； 使用刮刀涂布法在覆蓋所述第一內電極的CNP/CP層的表面上鋪展導電聚合物混合物層； 烘烤所述薄層壓膜； 使用刮刀涂布法將CNP/CP混合物層鋪展到所述導電聚合物混合物的表面上； 將第二內電極輥壓至所述薄層壓膜的CNP/CP層； 烘烤所述薄層壓膜；以及 使用刮刀涂布法在所述第二內電極的表面上鋪展電解質混合物層。
28.根據權利要求27所述的方法，所述方法還包括: 將第二外電極與被覆有電解質的所述第二內電極輥壓以接合，制作具有第一外電極、電解質混合物層、第一內電極、CNP/CP層、內導電聚合物層、第二碳CNP/CP層、第二內電極、第二電解質混合物層以及第二外電極的第二薄層壓膜；以及烘烤所述第二薄層壓膜。
29.—種用于對電化學電容器快速充電的方法,所述方法包括: 向兩組內電極和外電極施加直流偏壓，使得電耦合的外電極帶負電荷并且電耦合的內電極帶正電荷；以及 通過由所施加的直流偏壓創建的電場， 造成沉積在所述外電極與所述內電極之間的電解質混合物內的陽離子朝向所述外電極移動；造成所述電解質混合物內的陰離子朝向所述內電極移動；對沉積在所述內電極之間的內導電聚合物層進行氧化或電離中的一種；以及造成導電聚合物內的電子朝向所述內電極漂移。
30.根據權利要求29所述的方法，所述方法還包括:造成所述電子在向所述內電極的途中沿所述內電極的表面沉積到嵌入所述導電聚合物層的一部分中的碳納米顆粒的表面上。
31.根據權利要求30所述的方法，其中，所述碳納米顆粒具有在從大約10納米至大約100納米的范圍內的平均直徑。
32.根據權利要求30所述的方法，所述方法還包括:去除所述直流偏壓，使得所述電子留在所述碳納米顆粒上作為儲存的能量。
33.根據權利要求29所述的方法，其中，所述電解質混合物包括離子鹽或離子混合物中的一種、離子導電聚合物以及碳酸亞丙酯。
34.根據權利要求33所述的方法，其中，所述離子鹽或所述離子混合物包括來自Li+、Na+、NHJP NR4+的組的至少一種陽離子，其中R代表碳氫化合物，并且包括來自C104_、RS03_和BF4^的組的至少一種陰離子，其中R代表碳氫化合物。
35.根據權利要求33所述的方法，所述方法還包括:將所述電解質混合物中的所述離子鹽或者所述離子混合物 的濃度與所述導電聚合物層中的最大電子電荷匹配，以實現最大電荷儲存容量。
36.根據權利要求29所述的方法，其中，所述導電聚合物層包括來自聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、聚吡啶、聚 咔唑、聚吲哚、聚吖庚因和聚苯硫醚的組的一種或者多種聚合物。
【文檔編號】H01G11/54GK103597564SQ201180071456
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2011年4月6日 優先權日:2011年4月6日
【發明者】V·卡薩桑塔 申請人:英派爾科技開發有限公司