• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    本發明之目的係提供一種能供給高濃度、高黏度之電解液的電化學元件。電解液係在瞬間以微量、分散定量供給至電化學元件。
    公开号:TW201301637A
    申请号:TW101121531
    申请日:2012-06-15
    公开日:2013-01-01
    发明作者:Atsushi Nishino；Ryousuke Dohi；Nobukazu Ikeda；Kouji Nishino；Seichin Kinuta；Yoshiaki Saita；Masashi Kobayashi
    申请人:Fujikin Kk；
    IPC主号:H01G11-00
    专利说明:
    電化學元件
    本發明係關於一種如超小型二次電池、超小型一次電池、超小型電雙層電容器及超小型虛擬電雙層電容器之超小型的電化學元件，尤其關於一種採用新電解液注液方式之電化學元件，該新電解液注液方式可使各種高濃度電解液微量且正確迅速地定量供給，且可滲透擴散至電化學元件之陰極、陽極混合劑。
    被稱為智慧型手機的攜帶式機器，係一種在以往的行動電話中，欲實現個人電腦功能、電子郵件功能、遊戲功能、電子書功能、音樂功能等多功能化的攜帶式機器。具代表性者係蘋果(Apple)公司之被稱為i-Phone的機器，在美國係自2007年左右起開始普及，在韓國係自2008年左右起開始普及，而在日本則係自2009年左右起開始急速普及的攜帶式機器。
    在此新的攜帶式機器中，最初雖使用ML型電池(MnO2/Li一次電池)做為電源備援(Back up)，但隨著攜帶式機器的多功能化，攜帶式機器亦變得昂貴，為了在使用期間上能更長期地使用高價的攜帶式機器，在硬幣(coin)型之ML型電池中電池容量、電池壽命、及軟體瞬間啟動上的電壓、電流均為不足，自2008年左右起ML型電池已被硬幣型或晶片型之超小型電雙層電容器(以下簡稱為EDLC(Electric Double Layer Capacitor))所取代，而此小型硬幣型以日本、韓國為中心，每月生產約2億個，但仍持續處於缺貨的狀態。
    在此大量生產的難度上，以現狀而言係在微量定量供給如EMIBF4(1-Ethyl-3-MethyleImidazolium tetraFuluoroBorate(1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸鹽))之黏度高的離子液體，且要在短時間內使高黏度之電解液擴散吸收於電化學元件之電極混合劑上具有極大的課題。最近的攜帶式機器，由於需要相對更大的電流，因此係在淨相(neat)(100%)下使用低電阻之高濃度電解液及耐回焊之離子液體。現狀是此種高濃度電解液的黏度由於在20℃下為15至35mPa．s(15至35cps)的高黏度，因此無法使用習知公知的注液方式。
    在習知之電池的製造中，於圓筒型或角形電池方面則注液大多採用柱塞泵(plunger pump)、針閥(needle valve)或微量注射器(microsyringe)。以往所採用之僅在常溫、常壓條件下藉由滴下的注液方法中，會產生氣泡殘留在極板群或分隔件(separator)等之表面，於注液時電解液從電槽溢出，或電解液未充分浸入極板群及電槽，或注液時間較長等的問題。
    做為此等問題的對策，雖有進行分開數次的注液、提高電解液溫度後再注液、注液後的離心操作、減壓處理等，但均費工與費時。例如，關於減壓置換注液方法，已知有一種在真空腔室內進行抽出電池罐容器內部的空氣及儲存杯內之電解液的脫泡之後，將真空腔室內之環境逐步升壓再注液的方法(請參照專利文獻1)，與藉由真空泵浦先將電槽內部減壓，再藉由三向閥將電槽內部連通於電解液儲存槽，而將電解液予以吸入注液的方法(請參照專利文獻2)等。
    做為其他注液方法，藉由壓電振動器使具有微細多數個噴嘴之噴嘴板振動，且從噴嘴將供給至該噴嘴板之液體進行噴霧的裝置、或從噴嘴將供給至具有微細多數個噴嘴之噴嘴板與靠近的超音波振動體之間的液體進行噴霧的裝置，在以小型且省能源的特徵為背景下，近年來已廣泛地應用在醫療用噴霧器(nebulizer)(吸入器)、加濕器、香氛擴散儀(aroma diffuser)與保濕化妝液之霧化器等。
    做為此等霧化噴霧裝置，已揭示有一種為了使從噴嘴噴霧之微細粒子擴散而使之間歇性地進行擴散之裝置(請參照專利文獻3)、與為了對振動器達到省電力化或限制電力而使振動器間歇運轉的裝置(請參照專利文獻4及專利文獻5)。
    另一方面，關於將高黏度之液體從噴嘴以液滴形態噴出的技術，已揭示有一種賦予剪切供噴出之液滴所需之較大剪切力的技術(請參照專利文獻6)、與藉由溫度等降低高黏度之液體之黏度而使之易於從噴嘴噴出的技術(請參照專利文獻7)。
    然而，上述之習知例之各種霧化裝置，幾乎都是如印表機用之油墨般相當於稀薄水溶液之低黏度者，而在如離子液體、疫苗、油般之10mPa．s(10cps)以上之高黏度之液體的霧化裝置，則尚未實用化。
    第9圖係顯示具代表性之習知例之注液方式。在414硬幣型EDLC(3.8mmΦ ＊ 1.4mm t)之不鏽鋼(SUS 304)製蓋體(Cap)1中係收納有陰極混合劑2(400至700μm之厚度)。離子液體係以注射器型等之液滴方式供給至該混合劑中。藉由此習知之方式，係可供給如TEABF4之習知的電解液。然而，如耐回焊之EMIBF4之離子液體，由於黏度高、表面張力大，即使滴下電解液3也不會擴散、滲透至混合劑中，因此現狀是將液滴環境升溫，進行減壓加壓，或進行電解液的供給。 [先前技術文獻] [專利文獻]
    專利文獻1：日本特開平8-273659號公報
    專利文獻2：日本特開平8-298110號公報
    專利文獻3：日本特表2002-536173號公報
    專利文獻4：日本特開2000-271517號公報
    專利文獻5：日本特表2005-511275號公報
    專利文獻6：日本特開2010-142737號公報
    專利文獻7：日本特開2003-220702號公報
    以下列述習知方式的課題。
    最近，二次電池的用途亦從如行動電話之小型應用機器，增加至如汽車、起重機(crane)、建設機器般的大型應用機器，即使攜帶式個人電腦或攜帶式機器，亦如智慧型手機所代表般正進行多功能化，而超小型EDLC亦被要求低電阻、大電流的瞬間充放電，尤其超小型EDLC被要求要有MSD(面安裝)功能，且被要求回焊條件(260℃ ＊ 10秒)，因此要以100%(表現為淨相)濃度供給EMIBF4之離子液體，故極難以進行正確的微量定量供給(0.1至10μL/次)，當供給量參差不齊時，會伴隨EDLC的膨脹或漏液，而造成機器破損。再者，由於此濃厚電解液的表面張力大，且難以浸漬在EDLC的電極混合劑中，耗費時間，因此現在是在供給電解液時，要進行升溫、重複減壓、加壓、或進行生產。
    再者，有以下的課題。
    1)在二次電池與EDLC中，低電阻、大電流放電的用途急遽增加，電解液變得更高濃度，於生產中會有結晶的析出。
    2)生產線速度(line speed)被要求要從50PPM至100~120PPM之高速度生產。
    3)超小型EDLC最初雖為90至100日圓/個，但隨著市場擴大，已要求成本下降至10至12日圓/個。
    4)生產環境則從無塵室(clean room)被要求在-65℃之乾燥室(dry room)環境下來進行生產。
    習知之注液方法的課題，大致上有2個。亦即，使高黏度溶液之微粒化技術，及使該微粒化粒子被瞬間吸收擴散於電化學元件之電極混合劑中的技術。茲詳述如下。
    1)霧化技術的課題：有機類之離子液體或高濃度電解液之黏度為10至40mPa．s(10至40cps)，由於至目前為止之公知的霧化裝置能霧化供給的是10mPa．s(10cps)以下之如油墨之水系之低黏度溶液，因此在高黏度溶液情形下，是無法進行霧化供給的。
    2)高黏度霧化微粒子之擴散的課題：由於有機類高濃度電解液係使用含有水分為10ppm以下之高純度，因此黏度及表面張力大，滴下粒子難以瞬間擴散吸收於電化學元件之電極混合劑或分隔件中，而難以與混合劑中之吸附空氣及吸附氣體進行氣液置換反應。
    如此，乃要求大量生產之急速的規模擴大(scale up)、高性能化及成本降低，當前要務乃係確立一種革新的將高濃度電解液迅速、正確定量供給的方式。
    本發明的目的在於為了解決習知的各種課題，提供一種可注入高濃度、高黏度電解液之嶄新的電化學元件。
    本發明之第1態樣係一種可使電解液在瞬間進行微量、分散定量供給的電化學元件，其可將高濃度、高黏度之電解液迅速地定量供給至電化學元件。
    本發明之第2態樣係電化學元件為一次電池、二次電池、電雙層電容器、虛擬電雙層電容器中之任一者，且可應用於此等者。
    本發明之第3態樣係將在20℃下具有10至40mPa．s(10至40cps)之高黏度之電解液供給至電化學元件。
    本發明之第4態樣，係使用振動元件，從具有密度為1至6000個/cm2之孔之噴嘴來間歇性地供給電解液，以做為分散定量供給的手段，藉此使高濃度、高黏度之電解液滲透擴散至電化學元件之電極混合劑中。
    本發明之第5態樣係噴嘴之金屬為鎳基合金，可藉由將細孔徑設為1至100μm之範圍，以電鑄技術來製作噴嘴，並且可以0.1至10μL/次之微量來確實地定量供給電解液，且可進行如EMIBF4之高黏度電解液的迅速供給與對於電極混合劑的擴散浸漬。
    本發明之第6態樣係對於噴嘴之噴出孔之表面，施以耐磨耗性、耐化學性、耐斷液性優異之表面處理，藉此使之具有耐久性。
    本發明之第7態樣係施行DLC(Diamondlike Carbon，類鑽碳)加工或氟加工以做為噴嘴之噴出孔之表面處理，藉此使之具有撥水性。
    本發明之第8態樣係當電解液之黏度為10mPa．s(10cps)以上時，設振動之時間為20ms以下，當電解液之黏度為30mPa．s(30cps)以上時，則設振動之時間為10ms以下，藉此避免即使高黏度之電解液也無法霧化噴霧之情形。
    本發明之第9態樣係具備噴嘴板，其係具有前述噴嘴，且能供給前述電解液；並且具備霧化噴霧裝置，其係具有用以達成分散定量供給之使噴嘴振動的振動器、及產生用以使該振動器間歇性地振動之電信號的手段，且在噴嘴之噴霧出口側被電解液潤濕覆蓋之前間歇性地停止振動器的振動；且間歇性地定量供給電解液至電化學元件，藉此使高濃度、高黏度之電解液滲透擴散至電化學元件之電極混合劑中。
    本發明之第10態樣係前述霧化噴霧裝置具有檢測前述電解液之溫度的檢測手段、及依據該檢測出的溫度來決定前述電信號之長度的決定手段，且藉由該電信號的長度來控制從前述噴嘴所霧化噴霧的電解液量，藉此依據液體的黏度來確實地控制振動器的振動與停止的時間，即使高黏度之電解液亦可霧化噴霧。
    本發明之第11態樣係將噴嘴板中相鄰的前述噴嘴彼此之間的距離設為150μm以上，藉此防止噴霧出口側之噴嘴彼此以液膜相連結而無法霧化噴霧。
    如以上所說明，依據本發明之第1態樣之電化學元件，由於電解液為微粒子且會間歇性地滴下，因此表面張力會變小。藉此，即可使電解液滲透擴散至混合劑粒子間。因此，關於做為高黏度電解液的高黏度離子液體，由於亦易於潤濕，且混合劑中之吸附氣體會隨著該離子液體之滲透而脫離，變得易於持續逸散至混合劑外部，因此會高速滲透擴散至電極混合劑中。因此，能獲得可將高濃度、高黏度之電解液迅速地定量供給至電化學元件之優異的效果。
    此外，關於高濃度之較大液滴的粒子，可以解決因為表面張力大，即使滴下電解液後亦無法滲透至混合劑之習知例的問題。
    依據第2態樣之電化學元件，能獲得可應用於一次電池、二次電池、電雙層電容器、虛擬電雙層電容器之優異效果。
    依據第3態樣之電化學元件，能獲得可確實供給在習知技術中所無法供給之在20℃下具有10至40mPa．s(10至40cps)高黏度之電解液之優異效果。
    依據第4態樣之電化學元件，能獲得從做為分散定量供給之手段使用之噴嘴間歇性地供給電解液，藉此使高濃度、高黏度之電解液滲透擴散至電化學元件之電極混合劑中之優異效果。
    依據第5態樣之電化學元件，能獲得可以電鑄技術來製作做為分散定量供給之手段使用之噴嘴，並且可以0.1至10μL/次之微量而確實地定量供給電解液，且可進行如EMIBF4之高黏度之電解液之迅速供給與擴散浸漬至電極混合劑之優異效果。
    依據第6態樣之電化學元件，能獲得做為分散定量供給之手段使用之噴嘴之噴出孔之表面具有優異耐磨耗性、耐化學性、耐斷液性，且使之具有耐久性之優異效果。
    依據第7態樣之電化學元件，藉由使做為分散定量供給之手段之噴嘴之噴出口之表面具有撥水性，可獲得可使噴出之電解液之液滴不易附著在噴嘴之噴出口的表面，且可將高濃度、高黏度之電解液迅速地定量供給至電化學元件之優異的效果。
    依據第8態樣之電化學元件，由於電解液愈高黏度愈不易成為液滴，因此易於附著在噴嘴板，而且由於附著的電解液每一振動就逐漸增加，因此藉由將愈高黏度愈縮短振動之時間，可獲得可避免即使高黏度之電解液亦無法霧化噴霧之優異的效果。
    依據第9態樣之電化學元件，可獲得抑制即使高黏度之電解液也會阻塞噴嘴，且不會妨礙從噴嘴產生液滴而可連續霧化噴霧，而且，給液構造或霧化噴霧構造可在維持簡易構造狀態下，不需伴隨電解液之變性或分解，低黏度自不待言，尤其高黏度之電解液亦可進行霧化噴霧之優異的效果。
    依據第10態樣之電化學元件，能獲得可依據液體的溫度而確實地控制振動器的振動與停止的時間，即使高黏度之電解液亦可霧化噴霧之優異的效果。
    依據第11態樣之電化學元件，能獲得可防止噴嘴間之距離過短而使噴霧出口側之噴嘴彼此以液膜相連結而無法霧化噴霧之優異的效果。
    以下根據圖1~圖7及表1來詳細說明本發明之實施形態。首先詳細說明霧化噴霧裝置之基本構造，接著詳細說明超小型EDLC硬幣之實施例，做為應用於電化學元件之例。 (霧化噴霧裝置)
    圖1係顯示第1實施形態者，在不鏽鋼(SUS304)製之蓋體1中，係收納有陰極混合劑2，而高濃度電解液係成為微粒子化電解液4，而得以分散滴下。
    圖2係顯示第2實施形態者，在硬幣型之殼體(Case)(+極)5中，係收納有陽極混合劑6，且積層有分隔件7，且在其上部，分散間歇性地滴下高濃度離子液體4。
    如此，使用圖3所示之霧化噴霧裝置10做為分散滴下的手段。此霧化噴霧裝置10係採用使用BaTiOx，藉由壓電(piezo)效果使高黏度之電解液振動之壓電振動器(壓電元件)13、及在供分散滴下之注八口，從具有1至6000個/cm2之超微細孔之噴嘴12以非連續方式使微粒子之電解液21間歇性地滴下之方式。
    噴嘴板11係考量電解液之耐腐蝕性、耐化學性，針對鎳基合金，從添加有Pd、Co、Mo等之電鑄熔液以電析法(deposit)將1至6000個/cm2之孔密度之噴嘴12進行加工。在噴嘴12及壓電振動器13之接液表面，係實施有DLC加工或氟加工，以改善耐磨耗性、耐化學性、斷液性。
    根據圖3來詳細說明該霧化噴霧裝置10的第1實施例。噴嘴板11係具有藉由電鑄技術所製作，以配置間距(pitch)200μm配置之12μm之直徑之多數個噴嘴12，且黏接於壓電振動器13。在設於該噴嘴板11之一側之容器20，係在與噴嘴12相接之狀態下充滿應進行霧化噴霧之黏度約10至40mPa．s(10至40cps)之高黏度的電解液21。在此狀態下之壓電振動器13，阻抗特性係以共振頻率為約98kHz，連接於屬於電信號產生手段之脈衝產生驅動電路14。
    電解液21係藉由超音波振動而成為從噴嘴12噴出之液滴，此液滴係依壓電振動器13之每一振動產生且以連續噴出多數個液滴之方式而成為霧化噴霧。當電解液21之黏度變高時，若不將振動能量增大，則不會以液滴形態從噴嘴板11脫離。
    發明人等已確認了在超過10mPa．s(10cps)之高黏度之電解液21下，即使增大振動能量也會在以液滴形態分離之前易於被拉回噴嘴板11而附著於噴嘴板11，且附著在噴嘴板11的電解液21會逐漸凝聚，阻塞噴嘴12，而阻礙液滴產生的現象。此現象係不會在印表機或噴霧器之低黏度溶液情形下產生的現象。
    經解析此現象的結果，已查明了噴嘴12之噴霧出口側15被具有凝聚黏性之電解液21潤濕覆蓋，係無法將高黏度之電解液21予以霧化的原因。因此，如上所述，做為間歇性地使壓電振動器13振動停止之時間點，係在噴嘴12之噴霧出口側15因為振動而被具有黏性之電解液21潤濕覆蓋之前停止振動。藉此，即使超過10mPa．s(10cps)之高黏度之電解液21亦可霧化噴霧。
    此外，發明人等亦已確認了只要附著在噴嘴12之液為少量，則噴嘴12在靜止狀態時附著在噴嘴12之電解液會因為表面張力而被噴嘴12內之電解液21吸收一體化的現象。且發現了藉由在振動之後之停止之間使該吸收一體化，可藉由下一次開始的振動再度開始產生液滴。此外亦發現了此吸收一體化的現象，即使所附著之電解液21為相同量，由於愈高黏度就愈需要時間，因此可以不縮短愈高黏度愈要中止之時間而持續進行霧化噴霧。
    藉此，即可抑制噴嘴12被高黏度之電解液21阻塞，且不會妨礙從噴嘴12產生該高黏度之電解液21的液滴，而可連續地霧化噴霧該高黏度之電解液21。而且，給液構造或霧化噴霧構造可在維持簡易構造狀態下，不需伴隨電解液之變性或分解，低黏度自不待言，尤其高黏度之電解液亦可予以霧化噴霧。
    由於電解液21愈高黏度就愈不易成為液滴，因此易於附著在噴嘴板11。所附著之電解液21會依每一振動而逐漸增加，當愈高黏度愈增長振動時間時，高黏度之電解液21將無法霧化噴霧。為了避免此情形，電解液21之黏度為10mPa．s(10cps)以上時，將振動的時間設定為20ms以下，而於電解液21之黏度為30mPa．s(30cps)以上時，則將振動的時間設定為10ms以下。
    用以驅動壓電振動器13之電壓脈衝係正弦波，在頻率為100kHz下電壓振幅為約40V。此電壓脈衝係如圖4所示在Ton=3ms之間，以400脈衝連續振盪之後，以相當於1000脈衝之時間Toff=10ms停止之脈衝施加模式為單位，且重複此而施加於壓電振動器13。
    藉由壓電振動器13之電壓脈衝的振動，如圖5所示會從噴嘴12產生液滴31，而高黏度的電解液21則開始霧化32。
    圖6係顯示霧化噴霧裝置10之第2實施例，具有噴嘴11之噴嘴板12係以與壓電振動器14個別相對之方式配置，而高黏度之電解液21係供給至該噴嘴板12與壓電振動器14之端面之間之數十μm至數百μm之間隙，且接受壓電振動器14之端面之振動而使高黏度之電解液21振動之裝置。在此裝置中，高黏度之電解液21與噴嘴板11相對振動之機制係與上述之第1實施例相同，作用亦相同。
    在對於上述之第2實施例中之噴嘴板11之噴霧出口側15表面施行氟撥水(撥油)處理的裝置中，進行與第1實施例相同的實驗。另外，第1實施例之未處理撥水時之化妝液21之接觸角係約80度，相對於此，此第2實施例中之噴嘴板11之噴霧出口側15表面之高黏度電解液21之接觸角係約100度。
    圖7係顯示霧化噴霧裝置之第3實施例。此裝置係高黏度之電解液之注入裝置，而以第1實施例之霧化噴霧裝置為基準(base)進行霧化噴霧之液體41係高濃度電解液，而噴嘴板42係於中心具有1個噴嘴44，且黏接於振動器43。此振動器係藉由屬於電信號產生手段之驅動電路52以與第1實施例相同方式間歇性地重複振動與停止。在噴嘴44之下方，係配置有醫藥用膠囊50，且從噴嘴44噴出之電解液之液滴46係注入於5微升(μL)之容量的膠囊50。液滴46係在噴嘴板42振動期間，以相連接之方式宛如液柱般噴出，且於振動停止期間，液滴的相連接則中斷。
    圖7雖係噴嘴為1個之例，但亦可依據電解液之濃度、黏度、電化學元件之形狀或尺寸，來變化為1個至複數個。
    在圓筒型或角形之電化學元件中，雖要求電池盒(case)1個之藥液量之精確度要抑制至±5%左右，但黏度會因為電解液溫度而變化，且會伴隨每單位時間之噴出量的變化。此第3實施例係由在噴嘴板42附近配置屬於黏性液體之溫度檢測手段之電阻溫度感測器45，且從微電腦51之AD轉換輸入端子來讀取該溫度感測器電阻，又參照與儲存在微電腦51所參照之ROM53內之藥液溫度對應之噴出率之轉換表(table)來進行運算而逐次決定噴出時間之決定手段所構成的構成，將此所決定之噴出時間設為電信號的長度且藉由驅動電路52(電信號產生手段)使振動器43振動，結果可控制黏性液體之霧化噴霧量。 (應用於電化學元件之例)
    如表1所示，由於係在414型EDLC硬幣型進行比較習知例(No1至6)、與本發明之例(No7至12)之諸特性的評估，因此根據此來詳細說明。
    (EDLC製造條件)
    1)EDLC用分極性電極係使用JX日礦日石能源製活性碳CEP-21及黏結劑，以公知的方法作成450μm厚度之活性碳片，且用於陰極陽極。
    黏結劑係使用有耐熱性的F系，而No5、6、11、12則使用丙烯酸酯系。
    2)電解液係在淨相下使用廣榮化學工業(股份有限公司)製離子液體EMIBF4。為了比較，而使用了與TEABF4(Tetra,Ethyle,Anmonium Tetra-Fuloro-Borate)之混合溶液(30：70)。
    3)分隔件：係使用由玻璃纖維與紙漿(pulp)所構成之耐熱性的分隔件。 (高濃度電解液的注入條件)
    4)電解液之供給方法：本發明之方法係使用圖7所示之霧化噴霧裝置，而噴嘴係開孔徑為10μm且噴嘴數為5個，間歇注入了注液量0.8μL。習知方法係使用微量注射器泵，以1個噴嘴連續注入。
    5)注液溫度：為了高黏度將注液環境溫度在20℃與40℃下進行。
    6)注液時之減壓加壓條件：使用自以往以來之設備條件的減壓、加壓條件。 (EDLC之特性評估條件與特性評估)
    1)注液狀況與吸液狀況：
    EDLC之活性碳分極性電極由於要求黏結劑耐熱條件，因此使用氟系之黏結劑與丙烯酸酯系之混合黏結劑之習知例的注液狀況，由於係以1個噴嘴連續注液，因此吸液性相對較差。然而，在本發明中，由於係使用5個噴嘴間歇性地注液，因此吸液狀況優異。
    2)EDLC硬幣型的特性評估：
    EDLC之電壓雖與注液量無關而顯示2.7V、3.3V，但其他各特性可易於認定係與電解液之注液吸收量成比例。
    亦即，如本發明之例，以微多孔系之多孔噴嘴進行分散注液時，如圖1至圖2所示，由於注液量在電極混合劑2中分散擴散，且液朝內部之滲透擴散與吸附於混合劑中之氣體的逸散順暢地進行，因此可易於確認在60℃之加速漏液實驗或膨脹中顯示良好的結果。 (對於其他電化學元件的應用)
    雖已詳述EDLC硬幣型做為本發明之應用例，但做為本發明之其他應用，在一次電池、二次電池、虛擬電容器等之其他電化學元件之硬幣型、晶片型、捲繞型、圓筒型亦可確認相同的效果。 [產業上之可利用性]
    在智慧型手機的急遽成長下，即使超小型EDLC亦被要求要瞬間急速充放電，而進行了小型硬幣EDLC的大量增產。此外，在HEV或PEV等，亦被要求增加大型二次電池或大型EDLC的生產。
    由於高性能電化學元件要使用高黏度、高黏度之有機電解液，因此為了大量生產之注液問題，現為最大的課題。
    依據本發明，係從微多孔性之複數個噴嘴間歇注液，因此高黏度之電解液之表面張力降低，此外，滴下時亦不會再凝聚。因此，會分散擴散在電極混合劑中，順暢地進行氣液交換，且改善注液速度，生產線速度從50至60ppm改善約2倍而成為110至120ppm，而且，可提供一種在高溫加速實驗下，經確認無膨脹亦無漏液之電化學元件，在產業上極具利用價值。
    1‧‧‧蓋體
    2‧‧‧陰極混合劑
    3、21、41‧‧‧電解液
    4‧‧‧高濃度離子液體
    5‧‧‧硬幣型殼體(+極)
    6‧‧‧陽極混合劑
    7‧‧‧分隔件
    10‧‧‧霧化噴霧裝置
    11、42‧‧‧噴嘴板
    12、44‧‧‧噴嘴
    13‧‧‧壓電振動器
    14‧‧‧脈衝產生驅動電路(電信號產生手段)
    15‧‧‧噴霧出口側
    20‧‧‧容器
    31、46‧‧‧液滴
    32‧‧‧霧化
    41‧‧‧液體
    43‧‧‧振動器
    45‧‧‧電阻溫度感測器
    50‧‧‧膠囊
    51‧‧‧微電腦(決定手段)
    52‧‧‧驅動電路(電信號產生手段)
    53‧‧‧ROM
    圖1係顯示將電解液供給至本發明之第1實施形態之電化學元件的說明圖。
    圖2係顯示將電解液供給至本發明之第2實施形態之電化學元件供給電解液的說明圖。
    圖3係顯示將電解液供給至本發明之電化學元件之第1實施例之霧化噴霧裝置之剖面圖。
    圖4係顯示本發明之第1實施例之脈衝波形的圖。
    圖5係顯示本發明之第1實施例之霧化動作的圖。
    圖6係顯示將電解液供給至本發明之電化學元件之第2實施例之霧化噴霧裝置之剖面圖。
    圖7係顯示將電解液供給至本發明之電化學元件之第3實施例之霧化噴霧裝置之剖面圖。
    圖8係顯示對習知例之電化學元件供給電解液的說明圖。
    1‧‧‧蓋體
    2‧‧‧陰極混合劑
    4‧‧‧高濃度離子液體
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種電化學元件，其可在瞬間以微量、分散定量供給電解液。
    [2] 如申請專利範圍第1項之電化學元件，其中前述電化學元件係一次電池、二次電池、電雙層電容器、虛擬電雙層電容器中之任一者。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項之電化學元件，其中前述電解液在20℃下具有10至40mPa．s之高黏度。
    [4] 如申請專利範圍第1或2項之電化學元件，其係使用振動元件，從具有密度為1至6000個/cm2之噴出孔之噴嘴來間歇性地供給前述電解液，以做為前述分散定量供給的手段。
    [5] 如申請專利範圍第4項之電化學元件，其中前述噴嘴之金屬為鎳基合金，而前述噴出孔之孔徑為1至100μm之範圍。
    [6] 如申請專利範圍第4項之電化學元件，其中對於前述噴出孔之表面，施以耐磨耗性、耐化學性、耐斷液性優異之表面處理。
    [7] 如申請專利範圍第6項之電化學元件，其係施行DLC(Diamondlike Carbon，類鑽碳)加工或氟加工以做為前述表面處理。
    [8] 如申請專利範圍第4項之電化學元件，其中當前述電解液之黏度為10mPa．s以上時前述振動之時間設為20ms以下，當前述電解液之黏度為30mPa．s以上時前述振動之時間設為10ms以下。
    [9] 如申請專利範圍第4項之電化學元件，其中具備噴嘴板，其係具有前述噴嘴，且能供給前述電解液；並且具備霧化噴霧裝置，其係具有用以達成前述分散定量供給之使前述噴嘴振動的振動器、及產生用以使前述振動器間歇性地振動之電信號的手段，且在前述噴嘴之噴霧出口側被前述電解液潤濕覆蓋之前間歇性地停止前述振動器的振動；且間歇性地定量供給前述電解液。
    [10] 如申請專利範圍第9項之電化學元件，其中前述霧化噴霧裝置係具有檢測前述電解液之溫度的檢測手段、及依據該檢測出的溫度來決定前述電信號之長度的決定手段，且藉由該電信號的長度來控制從前述噴嘴所霧化噴霧的電解液量。
    [11] 如申請專利範圍第9項之電化學元件，其中前述噴嘴板中相鄰的前述噴嘴彼此之間的距離為150μm以上。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    TWI595697B|2017-08-11|電化學元件的製造方法以及電化學元件的製造裝置
    JP5339842B2|2013-11-13|吐出ヘッド及び液滴吐出装置
    JP2016000209A|2016-01-07|液体の微粒化のためのマイクロ流体装置
    JP2005059215A|2005-03-10|静電吸引型流体吐出装置
    US20030234298A1|2003-12-25|Nebulizer assembly
    TW200520850A|2005-07-01|Electrostatic attraction fluid ejecting device, electrostatic attraction fluid ejecting method, and pattern forming method using same
    JP2008168223A|2008-07-24|液体霧化装置及び液体霧化方法
    JP4397642B2|2010-01-13|静電吸引型流体吐出方法およびその装置
    Paine2009|Transient electrospray behaviour following high voltage switching
    US8360341B2|2013-01-29|Atomization apparatus
    CN201046429Y|2008-04-16|微滴产生装置
    TW200528282A|2005-09-01|Liquid emission device
    CN101495812A|2009-07-29|加湿系统
    JP2013000679A|2013-01-07|霧化噴霧装置
    KR20090103406A|2009-10-01|비전도체 정전분무장치 및 정전분무 방법
    CN202061768U|2011-12-07|雾化器
    KR20200045262A|2020-05-04|연속공정식 액적 전기천공 장치 및 이를 이용한 연속공정식 액적 전기천공 방법
    EP2515357A3|2014-04-16|Liquid ejecting head, liquid ejecting apparatus, and piezoelectric element
    JP2006088121A|2006-04-06|静電霧化装置
    JP2021194581A|2021-12-27|液体の分散方法、または吐出または塗布方法、またはその装置
    JP2014117691A|2014-06-30|成膜装置
    WO2021062494A1|2021-04-08|Acoustic nebuliser for delivery of active agents
    CN104015483B|2015-12-30|一种聚焦式电流体动力射流打印喷头
    Tsui et al.2020|Aerosol Jet Deposition for Structured Materials
    JP2010202961A|2010-09-16|めっき処理装置用冷却装置および高速連続めっき処理装置
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    CN103748647B|2017-05-31|
    TWI595697B|2017-08-11|
    WO2012173156A1|2012-12-20|
    KR101665208B1|2016-10-11|
    CN103748647A|2014-04-23|
    JP2013004383A|2013-01-07|
    JP5795200B2|2015-10-14|
    KR20140056216A|2014-05-09|
    US20140162094A1|2014-06-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    JPS5260725U|1975-10-31|1977-05-04|||
    JP2696455B2|1992-04-01|1998-01-14|ティーディーケイ株式会社|超音波霧化装置|
    JPH0636758A|1992-07-16|1994-02-10|Shin Kobe Electric Mach Co Ltd|鉛蓄電池の製造法|
    JPH08273659A|1995-04-03|1996-10-18|Toshiba Corp|電解液含浸方法およびその装置|
    US5825385A|1995-04-12|1998-10-20|Eastman Kodak Company|Constructions and manufacturing processes for thermally activated print heads|
    US6217159B1|1995-04-21|2001-04-17|Seiko Epson Corporation|Ink jet printing device|
    JP3778524B2|1995-04-25|2006-05-24|株式会社東芝|電解液注入方法およびその装置|
    JPH0927312A|1995-07-12|1997-01-28|Toshiba Battery Co Ltd|電解液注入用ノズルおよび電解液注入装置|
    US5865860A|1997-06-20|1999-02-02|Imra America, Inc.|Process for filling electrochemical cells with electrolyte|
    TW384207B|1997-08-20|2000-03-11|Fumakilla Ltd|Piezoelectric chemical-liquid atomizer apparatus and method for repelling or eliminating harmful organism|
    JP3930632B2|1997-12-04|2007-06-13|フマキラー株式会社|ピエゾ式薬液噴霧装置|
    JP3907325B2|1998-07-27|2007-04-18|横浜ゴム株式会社|粘性液体の充填装置|
    JP2000208381A|1999-01-13|2000-07-28|Honda Motor Co Ltd|電気二重層コンデンサの電解液注入方法およびその装置|
    US6378780B1|1999-02-09|2002-04-30|S. C. Johnson & Son, Inc.|Delivery system for dispensing volatiles|
    JP2000271517A|1999-03-25|2000-10-03|Kao Corp|超音波噴霧装置|
    JP2002273912A|2000-04-18|2002-09-25|Seiko Epson Corp|インクジェット式記録装置|
    US6589612B1|2000-05-10|2003-07-08|The Gillette Company|Battery and method of making the same|
    JP2002052069A|2000-08-09|2002-02-19|Mikuni Corp|酸性水噴霧器|
    US6857580B2|2001-12-03|2005-02-22|S.C. Johnson & Son, Inc.|Plug-in type liquid atomizer|
    JP2003220702A|2002-01-31|2003-08-05|Konica Corp|インクジェットプリンタ|
    US6726743B2|2002-06-18|2004-04-27|3M Innovative Properties Company|Electrostatic deaeration method and apparatus|
    GB0221892D0|2002-09-20|2002-10-30|Avecia Ltd|Process|
    JP2005146370A|2003-11-18|2005-06-09|Fukuda Metal Foil & Powder Co Ltd|アルミニウム製金属ボール、電解液注入孔封止材及び当該封止材を使用して製造された電池|
    JP4449447B2|2003-12-22|2010-04-14|日産自動車株式会社|固体電解質電池の製造方法|
    JP2006278225A|2005-03-30|2006-10-12|Sanyo Electric Co Ltd|電解液の注液ノズル、それを用いた電池への電解液の注液方法|
    JP5114842B2|2005-12-22|2013-01-09|パナソニック株式会社|扁平形電池の製造方法およびその製造装置|
    JP5527928B2|2006-09-05|2014-06-25|日本合成化学工業株式会社|イオン液体組成物及びその用途|
    KR100874112B1|2007-06-25|2008-12-15|한화석유화학 주식회사|연료전지용 촉매 잉크 및 이를 이용한 막-전극 복합체의제조방법|
    JP5395423B2|2008-12-19|2014-01-22|花王株式会社|超音波霧化機|
    JP5392753B2|2009-02-25|2014-01-22|地方独立行政法人山口県産業技術センター|霧化装置及びそれを用いた霧化方法|WO2015016032A1|2013-07-31|2015-02-05|Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社|ラミネート型二次電池の製造方法|
    CN104726918A|2015-03-09|2015-06-24|张小可|喷雾式有色金属表面处理工艺及设备|
    US20200136198A1|2017-09-13|2020-04-30|Farida Kasumzade|Method and device for increasing battery life and prevention of premature battery failure|
    法律状态:
    2021-05-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011135806A|JP5795200B2|2011-06-17|2011-06-17|電気化学素子の製造方法及び電気化学素子の製造装置|
    [返回顶部]