具有高能量密度的电容器
专利汇可以提供具有高能量密度的电容器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种具有高 能量 密度 的电容器，包括惰性多孔状体，在所述体积上施加有第一导电层、第二 钛 酸钡层、以及另一导电层。，下面是具有高能量密度的电容器专利的具体信息内容。
1.一种包括惰性多孔状体的电容器，在所述多孔状体上施加 有第一导电层、第二钛酸钡层以及另一导电层。
2.根据权利要求1的电容器，由惰性多孔状体构成，在所述 多孔状体上施加有第一导电层、第二钛酸钡层以及另一导电层。
3.根据权利要求1或2的电容器，其中惰性多孔状体的BET 表面积是0.1到20m2/g。
4.根据权利要求1、2和3的任意一项的电容器，其中惰性 多孔状体的孔含量是体积的10到90％。
5.一种制造根据权利要求1、2、3和4的任意一项的电容器 的方法，包括：在惰性多孔状体积上施加具有接点的导电层，在 所述导电层的上面施加钛酸钡层，以及在所述钛酸钡层的上面施 加具有接点的导电层。
6.所述电容器在电能工程中用作平滑电容器、能量存储电容器、 或相移电容器，在信息技术中用作耦合电容器、滤波电容器或小型能量存 储电容器。
技术领域
本发明涉及包括惰性多孔状体的电容器，在所述体上施加有第一导电 层、第二钛酸钡层以及另一导电层。
背景技术
Electrochemica Acta 45(2000)，2483到2498页，公开了电气化学 或双层电容器。这些装置，又称作超级电容器或超大电容器，在两个串联 的电容器中存储电能，所述每个电容器在两个电极和电解液离子之间形成 电双层。其中电荷隔开的距离只是几埃。在电解液中，使用内表面面积达 到2500m2/g的多孔炭。电容公式为：
C＝E0·E·A/d
其中C是电容量，E0是绝对介电常数，E是电介质的介电常数，A是电容 器的面积，以及d是电极间的距离，在大面积A和小间距d的情况下，电 容量可能达到100F/cm3。
目前的这种双层电容器(超级电容器)，其能量密度达到了3到7Wh/kg 或Wh/l，这是远小于常规电池的能量密度的(锂离子电池达到了150至 200Wh/kg)。这是由于，电解液的电化学的稳定性限制了所加的最大可能 电压值为约3.5V。
另一方面，存在可以在高压下工作的电容器，即，包括钛酸钡电介质 的陶瓷电容器。
由于钛酸盐的高电介质击穿阻抗达到200V/0.1μm，包括钛酸钡电介 质、并工作于高工作电压下的陶瓷电容器，在现有技术中是公知的。然而， 陶瓷电容器的电容量相对较小。
发明内容
经研究，一种新的改进的电容器可以达到该目的，所述电容器包括惰 性多孔状体，在所述体上施加有第一导电层、第二钛酸钡层、以及另一导 电层。
具体实施方式
在第一步，可以对惰性多孔状体提供第一导电层，并可以给所述导电 层提供接点。在第一层的上面可以施加第二钛酸钡层，以及，最后在该钛 酸钡层的上面可以施加另一导电层，并可以给该导电层提供接点。可以将 这样形成的电容器除电接点外都密封起来。
合适的多孔状体一般是催化剂载体材料，例如金属氧化物，如氧化铝、 二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化铬或其混合物，优选地是氧化铝、 二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆或其混合物，尤其优选地是氧化铝、二氧 化锆或其混合物；或碳化物，优选炭化硅，其包括：BET表面积是0.1至 20m2/g，优选地是0.5至10m2/g，尤其优选地是1至5m2/g；孔含量是体 积的10至90％，优选地是体积的30至85％，尤其优选地是体积的50至 80％；以及孔尺寸是0.01至100μm，优选地是0.1至30μm，尤其优选 地是1至10μm。
成形体可以是任何形状，例如环形、球形、星形、车轮形、蜂窝形， 优选地为一般任何尺寸(直径、最长边长度)的立方形、圆柱形、矩形或 盒形。在用于信息技术的电容器中，例如，尺寸一般在1至10mm的范围 内。在能源工程中需要更大的尺度。
为了在成形体上制造第一层导电层，可以施加任意厚度的金属层，例 如铜、镍、铬或其混合物，层厚一般是10hm至1000nm，优选地是50nm 至500nm，尤其优选地是100nm至200nm。
利用公知的方法，例如气相沉积、阴极溅射或无电电镀，优选为无电 电镀，可以对成形体施加导电层。在无电电镀中，用合适的可购得的镀液 渗透或浸渍成形体，并将其温度加热到100℃以下，以淀积金属。在淀积 金属后，可以在升高的温度下和，如果希望，减小的压力下除去通常是水 的液体。
也可以例如在铁或镍的情况下，通过在羰基铁或羰基镍蒸汽中加热成 形体制造第一导电层。在铁的情况下，可以在150至200℃的温度加热成 形体，在镍的情况下，在50到100℃的温度加热。
在优选实施例中，可以在惰性气体(例如氮气或氩气)中以50到100 ℃的升高的温度加热成形体，以制造均匀金属层。同样通过以合适的液体 浸渍(见上述)施加结晶核将是有利的，所述核如基于铂金属的核。
最后，可以给第一金属层提供接点。例如，可以如下实施，在覆盖金 属的成形体的区域上焊接金属片(制造第一个电极)。
然后，可以在最初制造的电极的上面施加电介质。这可以通过利用酒 精中具有小于10nm的尺寸的钛酸盐晶体粒子的分散体，有利地实施。如 在德国申请No.102 21 499.9(O.Z.0050/53537)中所述，通过烷氧基钛 与氢氧化钡或氢氧化锶在酒精溶液中的反应，可以制备该分散体。
可以用这种分散体渗透或浸渍所述成形体，在分散体中可以包括占5 到60重量％，优选地占10到40重量％的钛酸盐粒子，随后，通过将温度 升高到30-100℃，优选地50-80℃，并且，如果希望，减小环境压力，以 在第一电极上淀积钛粒子，从而除去酒精。
为制造均匀、稠密的电介质层，可以在惰性气体中将成形体加热到700 到1200℃，优选地为900到1100℃，从而钛酸盐粒子烧结在一起而形成稠 密的膜。
为增加层厚，可以重复几遍用钛酸盐分散体浸渍和烧结的过程。层厚 一般从10到1000nm，优选地从20到500nm，尤其优选地从100到300nm。
最后，可以使用类似于在施加第一电极层时使用的方式，施加第二电 极层。
在施加第二电极层后，可以在与第一接点相对的面上为第二电极层提 供接点，从而制造电容器。可以将电容器密封，用于起到保护和绝缘的作 用。
本发明的电容器在电能工程中适合作平滑电容器、能量分组电容器、 或相移电容器，在信息技术中适合作耦合电容器、滤波电容器或小型能量 存储电容器。
本发明的电容器可以如下所述：
比表面积(BET表面积)为2m2/g的多孔状体，在相对电介质常数为 5000时，厚度为0.1μm的钛酸钡层(“The Effect of Grain Size on the Dielectric Properties of Barium Titanate Ceramic”，A.J.Bell and A.J. Moulson，in Electrical Ceramics，British Ceramic Proceeding No.36，1985 年10月，57-65页)，根据第1页，第29行的公式计算出，电容量大约为 1F/cm3。该电容器可以通200V的电压，并且其能量密度是20000Ws/cm3 或大约5.5k kWh/l。
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