Super capacitor with gel electrolyte of poly(ethylene glycol) blending poly(acrylonitrile) and manufacturing method thereof

專利類型

新型

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

13/656,428

專利證號

US 9,093,227

專利獲證名稱

Super capacitor with gel electrolyte of poly(ethylene glycol) blending poly(acrylonitrile) and manufacturing method thereof

專利所屬機關 (申請機關)

國立成功大學

獲證日期

2015/07/28

技術說明

電雙層電容器利用電極介面以電荷吸附方式形成電雙層以進行電容儲存，因此電容器的輸出功率及循環壽命比其他儲能元件高。為了提升電容器的能量儲存及輸出功率，本隊團以活性碳做電極材料，而電解質則需搭配具備高離子傳導性的電解質。液相電解質的實用上，可能會發生電解質的劣化及液漏，造成電容器的效能降低及壽命縮短。藉由膠態電解質的開發，以高分子膠化液相電解液，此方式可穩定保存電解質，更能防止電解液的劣化及漏液。而本隊團發展出以P(AN-EG-AN)高分子膠態電解質的離子傳導性及化學穩定性更優於液相電解質。 膠態電解質是由高分子、塑化劑及電解質組成；其中以高分子做為支撐材料、有機溶劑做為其中的塑化劑及鋰鹽做為傳導離子。高分子P(AN-EG-AN)的PAN鏈段與陽離子的高親合性及高化學穩定性；PEG鏈段則可促進高分子鏈與塑化劑分子的作用力以提高膠化的電解液及離子在膠態電解質中的傳遞。 膠態電解質與碳電極有很高的相容性，經由電化學分析膠態電解質及其組裝電容器，得到相當好的儲能表現。針對工業化及大量生產化的需求，本團隊藉由調控膠態電解質的機械性質，再搭配活性碳電極，設計一種可用於卷對卷方式生產之膠能電解質電容器，能表現出高功率密度及低阻力的特性，其電容表現已超越液態電解質，極具工業化生產及商業化的價值。 GPEs consist of a polymeric framework as the host, an organic solvent as the plasticizer, and a supporting electrolytic salt. This study presents a copolymer design of poly(acrylonitrile) (PAN) blending poly(ethylene glycol) (PEG). The introduction of PEG segments in the copolymer improves the coordination of polymeric framework with solvent molecules, which in turn improves the gelation of liquid electrolytes and ion transport in the resulting GPEs. The superiority of this GPE by analyzing its electrochemical performance and the resulting electric double layer capacitors (EDLCs), and presents its mechanical integrity for applicability for roll-to-roll assembly. The use of this gel system not only provides high energy and power densities and long-term stability for EDLC systems, but is also a readily scalable roll-to-roll assembly process.

備註

本會(收文號1110048580)同意該校111年7月26日成大產創字第1111102285號函申請終止維護專利(國立成功大學)

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