專利名稱：碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超大電容器生產(chǎn)方法，特別是涉及一種碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
超大電容器又稱電化學(xué)雙層電容器(EDLC)，可儲(chǔ)存大量能量，釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。EDLC的體積比電容高達(dá)40-60F/CM.由于EDLC的等效串聯(lián)電阻(ESR)較低(0.03-0.09 Ω )，功率密度極高。新能源汽車(chē)要求高能量密度的儲(chǔ)能電池和高功率密度的儲(chǔ)能電容器，二者的適當(dāng)組合，是新能源汽車(chē)的核心。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的超大電容器生產(chǎn)方法在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問(wèn)題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來(lái)謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來(lái)一直未見(jiàn)適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般方法又沒(méi)有適切的方法能夠解決上述問(wèn)題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問(wèn)題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的超大電容器生產(chǎn)方法存在的缺陷，而提供一種新的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是在提供一種超大電容器又稱電化學(xué)雙層電容器(EDLC)，可儲(chǔ)存大量能量，釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的該碳納米管導(dǎo)電基片上采用低壓化學(xué)蒸鍍法垂直準(zhǔn)直生長(zhǎng)方法，其混合氣體為乙炔、氬氣和氫氣，其催化劑為鐵或鈷或鎳。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。前述的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，其中所述的其利用電子束蒸鍍法將催化劑蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片上。前述的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，其中所述的其超大電容器的元件結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)電極和一個(gè)隔膜組成，電極和隔膜之間充以電解質(zhì)。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果:超大電容器又稱電化學(xué)雙層電容器(EDLC)，可儲(chǔ)存大量能量，釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。新能源汽車(chē)要求高能量密度的儲(chǔ)能電池和高功率密度的儲(chǔ)能電容器，二者的適當(dāng)組合，是新能源汽車(chē)的核心。綜上所述，本發(fā)明碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，該碳納米管導(dǎo)電基片上采用低壓化學(xué)蒸鍍法垂直準(zhǔn)直生長(zhǎng)方法，其混合氣體為乙炔、氬氣和氫氣，其催化劑為鐵或鈷或鎳，其利用電子束蒸鍍法將催化劑蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片上，其超大電容器的元件結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)電極和一個(gè)隔膜組成，電極和隔膜之間充以電解質(zhì)。該超大電容器可儲(chǔ)存大量能量，使用時(shí)釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1是本發(fā)明EDLC元件結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法其具體實(shí)施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。超大電容器又稱電化學(xué)雙層電容器(EDLC)，可儲(chǔ)存大量能量，釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。EDLC的體積比電容高達(dá)40-60F/CM3。由于EDLC的等效串聯(lián)電阻(ESR)較低(0.03-0.09 Ω)，功率密度極高。新能源汽車(chē)要求高能量密度的儲(chǔ)能電池和高功率密度的儲(chǔ)能電容器，二者的適當(dāng)組合，是新能源汽車(chē)的核心。本發(fā)明的EDLC參數(shù)測(cè)量方法:EDLC的基本特性參數(shù)包括:電極表面積、電極面積比電容、電極體積比電容、阻抗的頻率特性、循環(huán)伏安軌道形狀和等效串聯(lián)電阻(ESR)。

1、電極表面積:即碳納米管總的非平面表面積，是用BET(Branmauer, Emmett,Teller三位科學(xué)家名字的縮寫(xiě))法測(cè)量的，稱為BET表面積，單位是m2/g。具體講，就是將碳納米管(CNT)電極表面上，所吸附單層氣體的重量與該單層氣體的表面積相比較。2、電極面積比電容:單位為F/cm2，用符號(hào)⑶表示，又稱為微分電容，即⑶=dQ/dV(BET的面積取為Icm2)，Q是Helmholty層中電荷，V是電極與整體電解質(zhì)間的電勢(shì)。3、體積比電容:1cm3電極體積的電容，單位為F/cm3。4、電極重量與功率的比:稱為重量功率密度，單位為KW/kg。本發(fā)明的CNT在導(dǎo)電基片上的垂直準(zhǔn)直生長(zhǎng)方法，采用低壓化學(xué)蒸鍍(LPCVD)法生產(chǎn)工藝流程:1、混合氣體為乙炔、氬氣和氫氣。2、催化劑為鐵(Fe)或鈷(Co)或鎳(Ni)。3、利用電子束蒸鍍法將催化劑蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片(鎢等)上。本發(fā)明的EDLC能量密度的計(jì)算方法:EDLC元件的結(jié)構(gòu):由兩個(gè)電極和一個(gè)隔膜組成，電極和隔膜之間充以電解質(zhì)(參見(jiàn)圖1)每個(gè)電極代表一個(gè)電容為C的DLC，包裝好的EDLC的電容為C/2.
功率密度(KW/kg)是工作電壓和等效串聯(lián)電阻(ESR)的函數(shù)，對(duì)于實(shí)際元件，功率密度由外加階躍電流時(shí)，兩端的壓降(IR)確定。然后由于與R相匹配的負(fù)載計(jì)算功率。本發(fā)明的單一 CNT電極DLC元件的重量比電容Cw和體積比電容Cv的計(jì)算公式:
Cw = Cd.A3(I)Cv = Cd.A3.Pc(2)上二式中，A3:三壁碳納米管表面積CD:微分電容Pc =CNT密度(除去碳層觀察基片上殘留的CNT的“印跡”確定Pc)。本發(fā)明的EDLC重量能量密度Ew和體積能量密度Ev的計(jì)算公式:因?yàn)镋DLC的電容隨電壓緩慢增加，假定Ew和Ev不隨電壓變化，則Ew和Ev可表示為:
權(quán)利要求
1.一種碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，其特征在于該碳納米管導(dǎo)電基片上采用低壓化學(xué)蒸鍍法垂直準(zhǔn)直生長(zhǎng)方法，其混合氣體為乙炔、氬氣和氫氣，其催化劑為鐵或鈷或鎳。
2.如權(quán)利要求1所述的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，其特征在于其利用電子束蒸鍍法將催化劑蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片上。
3.如權(quán)利要求1所述的碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，其特征在于其超大電容器的元件結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)電極和一個(gè)隔膜組成，電極和隔膜之間充以電解質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種碳納米管超大電容器生產(chǎn)方法，該碳納米管導(dǎo)電基片上采用低壓化學(xué)蒸鍍法垂直準(zhǔn)直生長(zhǎng)方法，其混合氣體為乙炔、氬氣和氫氣，其催化劑為鐵或鈷或鎳，其利用電子束蒸鍍法將催化劑蒸鍍?cè)趯?dǎo)電基片上，其超大電容器的元件結(jié)構(gòu)，是由兩個(gè)電極和一個(gè)隔膜組成，電極和隔膜之間充以電解質(zhì)。該超大電容器可儲(chǔ)存大量能量，使用時(shí)釋放出極高的峰值功率，可應(yīng)用于電動(dòng)力汽車(chē)和線性電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01G11/36GK103137344SQ20111038388
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者王亞楠, 任俊杰 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)沃德節(jié)電科技開(kāi)發(fā)有限公司