專利名稱：改進的用于電化學電容器的分隔體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容器領(lǐng)域，具體地講涉及包括分隔體的電化學雙層電容器，該分隔 體包括聚合納米纖維多孔層和抗氧化劑。
背景技術(shù)：
電化學電容器也稱為超電容、超級電容器、電化學雙層電容器(EDLC)、贗電容器和 混合電容器，其是具有比傳統(tǒng)電容器高得多的單位電容的儲能裝置。電化學電容器中的電 荷存儲是在介于電極(通常為碳)和電解質(zhì)之間的接觸面處發(fā)生的表面現(xiàn)象。分隔體吸收 并保留電解質(zhì)，從而保持電解質(zhì)和電極之間的緊密接觸。分隔體的作用是使正電極與負電 極電絕緣，以便在充電和放電期間離子在電解質(zhì)中傳送。根據(jù)電化學電容器的電極結(jié)構(gòu)及其電解質(zhì)的性質(zhì)，存在三種不同類型的電化學電 容器(a)具有有機電解質(zhì)和活性炭電極的電容器，具有1000m2/g至3000m2/g范圍內(nèi)的大 比表面積，并且以靜電的方式運作；(b)具有含水電解質(zhì)和過渡金屬氧化物電極的電容器， 基本上以表面電化學反應(yīng)為基礎(chǔ)運作，所用氧化物的平均比表面積為100m2/g;以及(c)具 有導(dǎo)電聚合物(諸如聚呲咯或聚苯胺)電極的電容器。所有對稱電化學電容器使用大表面積碳電極，而非對稱電化學電容器通常具有一 個大表面積電極，另一個電極使用以下電極之一 LiCo02、Ni00H、石墨碳、Ru02等。電化學電 容器中常用的電解質(zhì)為30-35% K0H(用于水性電容器)；1M四乙基四氟硼酸銨(TEABF4) 的乙腈溶液或1MTEABF4的碳酸亞丙酯溶液(用于非水性電容器)；以及溶于碳酸鹽溶劑的 1M LiPF6(用于非對稱電容器)。電化學電容器中常用的分隔體為紙質(zhì)(基于纖維素)或 聚合物分隔體，該聚合物分隔體由聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚 酰胺等制成。電化學雙層電容器通常用于需要突發(fā)功率以及快速充電的應(yīng)用，因此希望降低電 容器內(nèi)的離子電阻并增大每單位體積的電容。如果分隔體的離子電阻過高，則在高電流充 電和放電期間，壓降將非常明顯，從而導(dǎo)致功率和能量輸出不理想。期望有厚度減小、高孔 隙率、低電阻的分隔體，同時該分隔體仍能通過使正電極和負電極保持分離而保持其絕緣 屬性，從而避免出現(xiàn)最終會導(dǎo)致自放電的短路現(xiàn)象。電容器分隔體應(yīng)當阻止其中一個電極 釋放的帶電碳顆粒向另一電極進行電泳遷移(稱為軟短路)以降低自放電的可能性。此類 阻隔作用在本文也稱為“軟短路阻隔”。由于電化學雙層電容器通常采用圓柱纏繞式設(shè)計制 成，其中兩個碳電極和分隔體纏繞在一起，因此需要選用高強度的分隔體以避免兩個電極 之間的短路。此外，由于電容器的電容取決于電容器體積中存在的活性物質(zhì)量，因此需要選 用較薄的分隔體。傳統(tǒng)雙層電容器分隔體包括濕法成網(wǎng)纖維素基紙，該纖維素基紙在高溫(即高于 140°C)或高電壓(即大于3V)下不穩(wěn)定，并且水分吸附能力較差。分隔體中存在的雜質(zhì)會 在較高電壓下導(dǎo)致故障。還采用了微孔聚乙烯和聚丙烯薄膜，但是二者離子電阻均過高并 且高溫穩(wěn)定性較差。期望有在高溫和高電壓下具有改善的穩(wěn)定性的電容器分隔體，并且該 電容器分隔體可阻止顆粒從一個電極電泳遷移至另一個電極并具有較低的離子電阻和較
3高的強度。低電阻電化學電容器完全適合于高功率應(yīng)用。電容器在使用壽命期間保持低電阻 對于向最終應(yīng)用提供高功率來說非常重要。測量或跟蹤電容器持續(xù)性能的一種方式是確定 電阻上升率，電阻上升率是指電阻隨著時間朝向不可接受的高水平的向上漂移。電阻上升 率是系統(tǒng)相對于時間的整體穩(wěn)定性以及裝置循環(huán)次數(shù)的函數(shù)。該測試也稱為DC壽命測試， 并且確切的工作條件(溫度、電池電壓等)取決于電池設(shè)計電壓和目標應(yīng)用。通常，該測試 在2. 5V和65°C下完成，但隨著電容器的發(fā)展以及性能的提升，對于其性能的測量標準也越 來越嚴格。因此，隨著電化學電容器領(lǐng)域的發(fā)展，持續(xù)需要性能更好的分隔體和電化學電容 器，這些分隔體和電化學電容器具有更好的穩(wěn)定性和運行特性，并且在苛刻條件下長期使 用時電阻不會顯著升高。發(fā)明概述本發(fā)明涉及具有分隔體的電容器，該分隔體具有平均直徑在約50nm至約lOOOnm 的范圍內(nèi)的納米纖維多孔層，其中納米纖維包含聚酰胺和抗氧化劑。附圖簡述

圖1是電化學電容器DC壽命測試期間電池電阻數(shù)據(jù)的比較，這些電化學電容器具 有纖維素分隔體以及含有或不含抗氧化劑的聚酰胺6，6分隔體。發(fā)明詳述本發(fā)明的在聚合物纖維中含有抗氧化劑的分隔體和電化學電容器在長期使用時 表現(xiàn)出電阻升高幅度顯著降低。本發(fā)明的電化學電容器包括具有以下改善組合的電容器分隔體減小的厚度、降 低的離子電阻和良好的軟短路阻隔性能，從而提供高的抗短路性能?？捎糜诒景l(fā)明電容器 的分隔體具有高的吸收電解質(zhì)能力，同時在使用中保持優(yōu)異的結(jié)構(gòu)完整性以及化學和尺寸 穩(wěn)定性，使得分隔體即使在充滿電解質(zhì)溶液的情況下也不會喪失其軟短路阻隔性能。厚度 的減小使得能夠制備容量更大的電容器，這是因為分隔體越薄，電容器中所用的材料的總 體厚度也越小，因此更多的電化學活性物質(zhì)可存在于給定體積中?？捎糜诒景l(fā)明電容器的 分隔體具有低的離子電阻，因此離子易于在陽極和陰極之間流動。本發(fā)明的電化學電容器可以是采用了碳基電極的雙層電容器，并使用了有機或非 水電解質(zhì)，例如乙腈或碳酸亞丙酯和1M TEABF4鹽的溶液，或使用含水電解質(zhì)，例如30%至 40%氫氧化鉀(K0H)溶液。作為另外一種選擇，本發(fā)明的電化學電容器可以是在至少一個電極上依賴于法拉 第反應(yīng)的電容器。此類電容器稱為“贗電容器”或“氧化還原電容器”。贗電容器采用基于 碳、貴金屬水合氧化物、改性的過渡金屬氧化物以及導(dǎo)電聚合物的電極，以及含水和有機電 解質(zhì)。已發(fā)現(xiàn)，電化學雙層電容器可使用具有以下改善組合的聚合納米纖維分隔體制 成高溫穩(wěn)定性、良好的軟短路阻隔性能、以及更低的離子電阻。可壓延根據(jù)本發(fā)明制成的 分隔體以提供小孔徑、低厚度、良好的表面穩(wěn)定性和高強度。該分隔體在高溫下穩(wěn)定，因此 可耐受高溫干燥處理。本發(fā)明的電容器包括具有至少一個聚合納米纖維多孔層的分隔體，該聚合納米纖維多孔層的平均直徑范圍介于約50nm和約lOOOnm之間，甚至介于約50nm和約500nm之間。 術(shù)語“納米纖維”是指具有小于1，000納米的直徑的纖維。具有這些范圍內(nèi)的直徑的纖維 提供具有大表面積的分隔體結(jié)構(gòu)。由于增加了電解質(zhì)接觸面積，該大表面積可實現(xiàn)良好的 電解質(zhì)吸收和保持。該分隔體具有介于約0.01 iim和約lOiim之間，甚至介于約O.Oliim 和約5 u m之間，以及甚至介于約0. 01 y m和約1 y m之間的平均流孔徑。該分隔體具有介 于約20%和約90%之間，甚至介于約40%和約70%之間的孔隙率。分隔體的高孔隙率也 在本發(fā)明的電容器中提供良好的電解質(zhì)吸收和保持?？捎糜诒景l(fā)明電容器的分隔體具有介于約0.1密耳(0.0025mm)和約5密耳 (0. 127mm)之間，甚至介于約0. 1密耳(0. 0025mm)和約3密耳(0. 0762mm)之間的厚度。該 分隔體足夠厚，以防止正、負電極之間的軟短路，同時容許離子在陰極和陽極之間的良好流 動。該薄分隔體為電池內(nèi)的電極創(chuàng)造更多空間，從而使本發(fā)明的電容器具有改善的性能和 使用壽命。該分隔體具有介于約lg/m2和約30g/m2之間，甚至介于約5g/m2和約20g/m2之間 的基重。如果分隔體的基重過高，即超過約30g/m2，則離子電阻可能也會過高。如果基重過 低，即低于約lg/m2，則分隔體可能不能減少正負極之間的短路現(xiàn)象。該分隔體具有小于約80cfm/ft2 (24m3/min/m2)，甚至小于約 25cfm/ft2 (7. 6m3/min/ m2)，以及甚至小于5cfm/ft2(l. 5m3/min/m2)的弗雷澤透氣率。在2M氯化鋰的甲醇電解質(zhì)溶 液中，該分隔體具有小于約5 Q -cm2,甚至小于2 Q -cm2,以及甚至小于1 Q -cm2的離子電阻。可用于本 發(fā)明電容器中所用電吹納米纖維網(wǎng)的聚合物為聚酰胺(PA)，優(yōu)選地為選 自以下聚合物的聚酰胺聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺612、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺46、 聚酞酰胺(耐高溫聚酰胺)、以及它們的任何組合或共混物。為了實現(xiàn)所需電化學電容器性能改進，使用抗氧化添加劑作為納米纖維聚合物的 穩(wěn)定劑，其濃度相對于聚酰胺介于約0. 01和約5重量％之間，尤其優(yōu)選介于約0. 05和約3 重量％之間。如果抗氧化劑的濃度相對于所用聚酰胺介于約0. 1和約2. 5重量％之間，則 可得到特別理想的結(jié)果。制備用于本發(fā)明電容器的分隔體的納米纖維層的方法在國際公布號 W02003/080905(美國專利申請10/822,325)中公開，所述專利據(jù)此以引用方式并入。優(yōu)選 地，將抗氧化穩(wěn)定劑加入待紡絲聚合物的紡絲溶液，但也可在溶解之前將該抗氧化穩(wěn)定劑 預(yù)先加入聚合物?？捎糜诒景l(fā)明的抗氧化劑包括酚酰胺，例如N，N'-六亞甲基雙(3，5- 二(叔) 丁基-4-羥基苯丙酰胺)(Irganox 1098)；胺，例如各種改性苯胺(例如Irganox 5057)；酚 酯，例如乙烯雙(氧乙烯)雙-(3-(5_叔丁基-4-羥基-間-甲苯基)-丙酸酯(Irganox 245)(均可得自 Ciba SpecialtyChemicals Corp.，Tarry town, NY)；有機或無機鹽，例如 商品名為Polyad 201的碘化亞銅、碘化鉀以及十八酸鋅的混合物(得自CibaSpecialty Chemicals Corp.，Tarry town, NY)以及商品名為Polyadl932_41的乙酸銅、溴化鉀和十八 酸鈣的混合物(得自 Polyad Serviceslnc.，Earth City, M0)；受阻胺，例如 N，N”，-[1， 2-乙二基-雙[[[4，6_雙[丁基(1，2，2，6，6_五甲基-4-哌啶基)氨基]-1，3，5-三 嗪-2-基]亞氨基]_3，1-丙二基]]雙[N，，N”-二丁基-N，，N”-雙(1，2，2，6，6-五甲 基-4-哌啶基)-1,3，5-三嗪-2，4，6-三胺(Chimassorb 119 FL)、N，N，-雙(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)-1，6_己二胺與2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪的聚合物、和N- 丁基-1- 丁 胺與N-丁基-2，2，6，6-四甲基-4-氨基哌啶的反應(yīng)產(chǎn)物(Chimassorb 2020)、以及聚 [[6-[(1，1，3，3_ 四甲基丁基)氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2，2，6，6-四甲基-4-哌 啶基)亞氨基]-1，6-己二基[(2，2，6，6_四甲基-4-哌啶基)亞氨基]])(Chimassorb 944)(均可得自 Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarry town, NY)；聚合受阻酚，例如 2， 2，4-三甲基-1，2-二羥基喹啉(Ultranox 254，得自 Crompton Corporat ion，該公司為 ChemturaCorporation(Middlebury,CT,06749)的子公司)；受阻亞磷酸酯，例如雙(2，4_二 叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯(Ultranox 626，得自Crompton Corporation，該公司為 Chemtura Corporation (Middlebury, CT, 06749)的子公司)；以及三(2，4-二叔丁基苯基) 亞磷酸酯(Irgafosl68，得自 Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarry town, NY) ；3_(3， 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸(Fiberstab PA6，得自 Ciba SpecialtyChemicals Corp.， Tarry town, NY)、以及它們的組合和共混物。在本發(fā)明的一個實施方案中，電容器分隔體包括通過在工序中單程移動收集裝置 (即，在紡絲組合件之下單程移動收集裝置)制備的單一納米纖維層。應(yīng)當理解，纖維網(wǎng)可 通過一個或多個同時在同一收集裝置之上運行的紡絲箱體形成。根據(jù)與本文同一天提交的共同未決的美國專利申請-------(代理人案卷號
TK4635，名稱為"Solvent Stripping Process Utilizing anAntioxidant，，)中所公開的方 法，可將該纖維網(wǎng)通過具有熱空氣和紅外線輻射的溶劑反萃取區(qū)域來干燥本發(fā)明的初生納 米纖維網(wǎng)，該專利申請全文以引用方式并入本文。本發(fā)明的初生納米纖維網(wǎng)可被壓延以賦予本發(fā)明的織物所需的物理特性，如提交 于2006年9月20日的共同未決的美國專利申請11/523，827中所公開，該專利申請全文以 引用方式并入本文?？捎糜诒景l(fā)明的電容器的分隔體可包括單層聚合物納米纖維或多層。當分隔體 包括多層時，所述多層可以是通過以相同工藝在紡絲組合件下多程移動收集帶而制成的相 同聚合細旦纖維的多個層。作為另外一種選擇，多層可為不同聚合細旦纖維的多個層。此 多層可具有不同的特性，包括但不限于厚度、基重、孔徑、纖維尺寸、孔隙率、透氣率、離子電 阻、以及拉伸強度。測試方法在以下非限制性實施例中，采用了下述測試方法來確定所記錄的各種特性和性 能?！癆STM”是指美國材料試驗學會?！癐SO”是指國際標準組織?！癟APPI”是指紙漿與造紙 工業(yè)技術(shù)協(xié)會。_ 根據(jù)ASTM D-3776測量纖維網(wǎng)基重，并以g/m2為單位予以記錄，該方法據(jù)此 以引用方式并入?？紫堵释ㄟ^用樣本基重(g/m2)除以聚合物密度(g/cm3)并除以樣本厚度(微米)， 乘以100，然后從100%中減去來計算，即孔隙率百分數(shù)=100-基重/(密度X厚度)X100。纖維盲徑桉如下方式測量。取十張5，000倍掃描電鏡(SEM)圖像。對每個納米纖 維層樣本進行放大。由照片測量十一(11)個清晰可辨的納米纖維的直徑并進行記錄。不 包括瑕疵(即納米纖維的凸塊、聚合物球、納米纖維的交叉處)。計算每個樣本的平均纖維 直徑。
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MM 根據(jù)ASTM D1777測量厚度，該標準據(jù)此以引用方式并入，結(jié)果以密耳為單 位記錄并轉(zhuǎn)化成微米。^iME:無機電解質(zhì)中的離子電阻是對分隔體抗離子流動的量度，并且按照下 述步驟測量。將樣本切成小片(1.5cm直徑)并浸泡在2M LiCl的甲醇電解質(zhì)溶液中。利 用Solartron 1287電化學界面、Solartron 1252頻率響應(yīng)分析儀以及Zplot軟件來測量 分隔體電阻。測試電池具有0.3165平方厘米的接觸潤濕分隔體的電極區(qū)域。測量在10mY 的交流電振幅和10Hz至500，000Hz的頻率范圍下進行。奈奎斯特圖中的高頻率截距為分 隔體電阻(單位為Q)。用分隔體電阻(Q)乘以電極面積(0.3165平方厘米)來確定離子 電阻，單位為Q-cm2。MacMullin數(shù)(Nm)是無量綱數(shù)，并且是分隔體離子電阻的量度，并定義為填充電 解質(zhì)的分隔體樣本的電阻率與等體積的單一電解質(zhì)電阻率的比率。其表達式為Nm= (1 分_體 XA電極)/(P 電解質(zhì)X t分隔體)其中為分隔體的電阻⑴)，為電極的面積(cm2)，P 為電解質(zhì)的 電阻率(Q-cm)，分隔體的厚度(cm)。在25°C下，2M LiCl甲醇溶液的電阻率為 50. 5 Q -cm。弗雷澤誘氣率為多孔材料誘氣率的量度并以單位ftVmin/ft2記錄。其測量在0. 5 英寸(12.7mm)的水壓差下通過材料的氣流體積。將孔口安裝在真空系統(tǒng)內(nèi)以將空氣通過 樣本的流量限制到可測量的程度。孔口尺寸取決于材料的孔隙率。利用具有校準孔口的 Sherman ff. Frazier Co.雙壓力計測量弗雷澤透氣率，單位為ft7min/ft2。并將單位轉(zhuǎn)化 為 m3/min/m20平均流孔徑根據(jù)ASTM 命名 E 1294-89，“Standard Test Method forPore Size Characteristics of Membrane Filters Using AutomatedLiquid Porosimeter，， 進 行測量，其通過利用ASTM命名F 316中的自動泡點法使用毛細流動孔隙率計(型號 CFP-34RTF8A-3-6-L4, PorousMaterials, Inc. (PMI)，Ithaca, N. Y.)大致測量具有 0. 05 ii m 至300 ym的孔徑直徑的膜的孔徑特性。各個樣本(8、20或30mm直徑)用低表面張力流體 (1，1，2，3，3，3-六氟丙烯，或6￡11#(^”，具有16dyne/cm的表面張力)潤濕。將每個樣本置 于夾持器中，然后施加空氣壓差并將流體從樣本上移除。潤濕流量等于干燥流量(無潤濕 溶劑下的流量)的二分之一處的壓差用于利用提供的軟件來計算平均流孔徑。
實施例樣本制備可用于本發(fā)明電容器的電容器分隔體將在以下實施例中進一步詳細描述。使用如 國際公布號W02003/080905所述的電吹設(shè)備制備細旦纖維分隔體，如以下實施例所述。通過向密度為1. 14g/cm3的DuPont聚酰胺66-FE 3218聚合物溶液(得自E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Del.)實施電吹法來制備納米纖維層，該聚合 物以24重量％溶于甲酸(得自Kemira Oyj,Helsinki,Finland)中。納米纖維層樣本通過 將纖維直接沉積在移動的收集帶上，然后在紡絲組合件下單程(形成單個納米纖維層)或 多程(形成多個納米纖維層)移動收集帶來形成。將初生納米纖維網(wǎng)傳送通過具有熱空氣和紅外線輻射的溶劑反萃取區(qū)域來進行
7干燥，然后進行壓延以賦予本發(fā)明織物所需的物理特性。2032硬幣電池組合件2032硬幣電池零件(殼體、頂蓋、墊圈、波形彈簧、墊片圓盤)由日本Hohsen制造， 并購自Pred Materials (New York, USA)。所有零件均在超高純度水中經(jīng)過超聲處理以對 其進行清潔，然后在氬氣氛下的惰性手套箱(Vacuum Atmosphere Company,Hawthorne,CA) 的前室中進行干燥。碳電極為涂覆在鋁集電器上的商業(yè)等級電極。將用直徑為0. 625in的 打孔機對電極進行打孔，然后在90°C下真空干燥18小時，除非另有說明。干燥后，將電極段 置于天平上稱重。將用直徑為0. 75in的打孔機對分隔體片進行打孔，然后在90°C下真空干 燥18小時。手套箱中的大前室用于干燥電極和分隔體。電解質(zhì)(Digirena 1M TEABF4的 乙腈溶液)得自Honeywell (Morristown, NJ)，并且電解質(zhì)的含水量小于lOppm。硬幣電池組合件通過手套箱內(nèi)的Hohsen卷邊機制成。通過將PP墊圈推入頂蓋中 從而將該墊圈連接到頂蓋上。將一段碳電極置于硬幣電池外殼中，并且使用塑料吸移管加 入四滴電解質(zhì)。然后將兩層分隔體置于濕潤電極的頂部，然后放置其他碳電極。再添加四 滴電解質(zhì)，確保電極和分隔體均完全濕潤。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會知道，在不影響硬幣電池 裝置整體功能的前提下，分隔體的材料以及厚度均可以有較大變化。將墊片圓盤置于碳電 極上，然后放置波形彈簧和帶墊圈的頂蓋。使用得自Hohsen的手動硬幣電池卷邊機將整個 硬幣電池夾層進行卷邊。然后移除卷邊的硬幣電池，并擦掉多余的電解質(zhì)，隨后從手套箱取 出電池，以進行進一步的調(diào)節(jié)處理和電化學測試。DC壽命測試DC壽命測試是一種加速測試，其用于測量電化學電容器及其組件的長期性能和穩(wěn) 定性。在該測試中，將電池在65°C下存放于環(huán)境艙(得自ESPEC，Huds0nville，MI)中。在 較長的時間內(nèi)將電池的電壓維持在2. 5V，并監(jiān)測電阻、電容和放氣情況相對于時間的變化。 作為時間的函數(shù)的電阻上升率用于表征電化學電容器的使用壽命。電阻升高幅度越小，電 容器的使用壽命相應(yīng)地更長，反之亦然。所有循環(huán)測試、電阻測量和DC壽命測試均通過采 用MITS PRO軟件運行的Arbin (College Station, TX)八通道MSTAT穩(wěn)壓器完成。2032硬幣電池在10mA電流，0. 75V和2. 5V之間的電壓下循環(huán)以進行調(diào)節(jié)處理，共 5次循環(huán)。電池經(jīng)調(diào)節(jié)處理后，測量其初始電池電阻。將充滿電的電池擱置15分鐘，然后施 加10毫秒的高電流脈沖(約100mA)。使用歐姆定律，通過壓降和脈沖電流計算電池電阻。 在DC壽命測試過程中，將電池在65°C下存放于ESPEC(Huds0nville，MI)環(huán)境艙中，并且電 池電壓保持在2. 5V。使用上文所述的電流中斷方法每8小時測量一次電池電阻。比較實施例A比較實施例A是日本Nippon Kodoshi Corporation (NKK)制造的商品。紙質(zhì)分隔 體具有14. 5g/m2的基重，并且通常用作電化學雙層電容器的分隔體。表1中列出了 NKK分 隔體的特性。比較實施例B比較實施例B來源于如上文所述制備的主體非織造纖維網(wǎng)，但是未添加抗氧化 劑。所得主體非織造纖維網(wǎng)具有17g/m2的基重，并含有平均纖維直徑為267納米的纖維。 表1中列出了納米纖維分隔體的特性。實施例1
該實施例來源于與比較實施例B中主體非織造纖維網(wǎng)相同的方式制備的主體非 織造纖維網(wǎng)，不同的是紡絲溶液中添加了基于聚合物重量的1重量％抗氧化劑Irganox 1098(得自 Ciba Specialty Chemicals Corp.，Tarry town，NY)。所得主體非織造纖維網(wǎng)具 有16g/m2的基重，并含有平均纖維直徑為400納米的纖維。表1中列出了納米纖維分隔體 的特性。表 1
樣 2032硬幣電池采用比較實施例A、B和實施例1樣本制備。所有電池均經(jīng)過調(diào)理， 然后在DC壽命測試中進行測試，以確定電化學電容器的長期性能。所有三個樣本的電阻上 升率均如圖1所示進行監(jiān)測。結(jié)果(DC壽命測試中240小時后)記錄于表2中。表 2 在DC壽命測試中，與比較實施例A的35微米NKK紙質(zhì)分隔體相比，比較實施例B 的不穩(wěn)定聚酰胺6，6分隔體的電阻增加校大。然而，實施例1的含抗氧化劑的聚酰胺 6，6分隔體的電阻增加很小，明顯低于這兩個比較實施例。圖1中也示出了這一點。電池電 阻增加較小是電力持續(xù)久、功率高的電化學電容器的標志。盡管根據(jù)各個具體實施方案描述了本發(fā)明，但是本公開的各種修改形式將是顯而 易見的，并且這些修改形式旨在被包括于以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
具有分隔體的電容器，所述分隔體具有平均直徑在約50nm至約1000nm范圍內(nèi)的納米纖維多孔層，其中所述納米纖維包含聚酰胺和抗氧化劑。
2.權(quán)利要求1的電容器，其中所述分隔體具有介于約0.01 μ m和約10 μ m之間的平均 流孔徑、介于約0. 1密耳(0. 0025mm)和約5密耳(0. 127mm)之間的厚度、介于約lg/m2和約 30g/m2之間的基重、介于約20%和約90%之間的孔隙率、小于約80cfm/ft2 (24m7min/m2) 的弗雷澤透氣率以及介于約2和約15之間的MacMullin數(shù)。
3.權(quán)利要求1的電容器，其中所述分隔體在2摩爾LiCl的甲醇電解質(zhì)溶液中具有介于 約0. 1 Ω -cm2和約5 Ω -cm2之間的離子電阻。
4.權(quán)利要求1的電容器，其中所述聚酰胺選自聚酰胺6、聚酰胺6，6、聚酰胺6，12、聚酰 胺11、聚酰胺12、聚酰胺4，6、半芳香聚酰胺以及它們的共混物或組合。
5.權(quán)利要求1的電容器，其中所述抗氧化劑的含量為聚酰胺的約0.01重量％至約5重 量％。
6.權(quán)利要求1的電容器，其中所述抗氧化劑選自酚酰胺、受阻酚、酚酯、銅的有機鹽或 無機鹽、受阻胺、聚合受阻酚、受阻亞磷酸酯、以及它們的組合和共混物。
7.權(quán)利要求1的電容器，其中在DC壽命測試期間電阻升高小于50%。
8.權(quán)利要求1的電容器，其中在DC壽命測試期間電阻升高小于20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及電容器領(lǐng)域，具體地講涉及包括分隔體的電化學雙層電容器，該分隔體包括聚合納米纖維多孔層和抗氧化劑。
文檔編號H01G9/02GK101855685SQ200880115123
公開日2010年10月6日 申請日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者P·阿羅拉, S·弗里斯克, T·T·諾爾頓 申請人:納幕爾杜邦公司