[實用新型]卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器

有效

• 申請號: 201520219834.1
• 申請日: 2015-04-13
• 公開（公告）號: CN204464065U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 張光宇;徐芮;趙鵬飛;尹雁;高敏;李闖;陳玉娟;朱大福;楊昕瑞;呂胤霖;王振華;姜久興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01G11/10
• 分類號: H01G11/10;H01G11/56;H01G11/26;H01G11/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張利明

技術領域

本實用新型涉及卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器，屬于超級電容器技術領域。

背景技術

超級電容器是一種介于電池與普通電容之間，兼備二者特點的新型儲能器件。它具有能量密度高、充放電速度快、循環壽命長、使用溫度范圍寬等優點，在電動汽車和高性能電源等領域具有廣闊的應用前景。

隨著便攜式電子器件、體內電子器件、大功率能源轉換器件和微電流供電器件的快速發展，小型化、柔性化、平面化的高性能微型超級電容器成為電化學能源存儲領域的研究熱點。微型超級電容器能夠解決微型電池功率密度低、電解電容器能量密度低的問題。作為微型能源器件，微型超級電容器能夠與納電子器件直接融合集成，滿足高度集成電子器件發展的需要。

現有生產的超級電容器構建中大多采用了液體電解質和隔膜，使超級電容器難以實現全固態結構，影響了進一步平面化和微型化的進程。

發明內容

本實用新型目的是為了解決現有生產的超級電容器構建中大多采用液體電解質和隔膜，使其難以實現全固態結構的問題，提供了一種卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器。

本實用新型所述卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器，它包括硅襯底、多個電容器單元、凝膠電解質、輔助電極、正極極耳和負極極耳，

硅襯底的上表面呈陣列形式排布多個電容器單元，硅襯底上每一列的所有電容器單元的擺放方位相一致；硅襯底上每一行電容器單元的第奇數位電容器單元的擺放方位相一致，第偶數位電容器單元的擺放方位相一致；硅襯底每一行電容器單元中，相鄰前一個奇數位電容器單元與后一個偶數位電容器單元之間設置一個輔助電極；電容器單元的行數和列數均大于或者等于2；

每個電容器單元由內單電極和外單電極組成，內單電極呈T形，該內單電極的T形水平段的兩末端分別具有一個延伸段，所述延伸段的延伸方向與內單電極的T形豎直段延伸方向相同；外單電極由具有開口的長方形與兩段連接段組成，所述開口位于長方形一條邊的中段，兩段連接段與開口處的兩個端點呈直角一一對接，并且連接段為向長方形內部延伸；外單電極以T形豎直段為中心鏡像對稱，內單電極的T形水平段及兩個延伸段位于外單電極內部，內單電極的T形豎直段位于外單電極的兩段連接段之間；

硅襯底每一行電容器單元中，相鄰前一個奇數位電容器單元和后一個偶數位電容器單元以輔助電極為中心呈鏡像對稱，該兩個電容器單元的內單電極T形豎直段末端均連接輔助電極；相鄰前一個偶數位電容器單元和后一個奇數位電容器單元外單電極的相交邊界處共用外單電極的相應段；豎直方向相鄰的兩個電容器單元的邊界處共用外單電極的相應段；

所有內單電極、外單電極和輔助電極相互之間的垂直距離相等；所有內單電極、外單電極和輔助電極相互之間設置凝膠電解質；所有內單電極、外單電極和輔助電極的上表面設置金集流體層；

硅襯底上首列電容器單元的外單電極的金集流體層連接正極極耳，硅襯底上末端側的輔助電極或者外單電極的金集流體層連接負極極耳。

內單電極、外單電極和輔助電極均為石墨烯電極。

內單電極、外單電極和輔助電極的厚度均為0.5nm，寬度均為0.2mm。

金集流體層的厚度為200nm。

凝膠電解質的厚度為200.5nm。

所有內單電極、外單電極和輔助電極相互之間的垂直距離為0.2mm。

本實用新型的優點：本實用新型能夠解決全固態超級電容器的平面化和微型化問題，它是一種基于二維電極的全固態平面微型超級電容器，采用具有二維平面納米結構的石墨烯作電極，電極寬度在微米量級，厚度在納米量級，實現了超級電容器的平面化和微型化。

在超級電容器構建中采用凝膠電解質，可以不使用隔膜，實現了全固態超級電容器。整個超級電容器是由多個電容器單元串并聯復合構成，串聯可以提高分解電壓，并聯可以增大比電容，通過調整串聯和并聯的周期數，可以優化超級電容器的分解電壓和比電容，從而優化了超級電容器的器件結構和電化學性能。

附圖說明

圖1是本實用新型所述卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器的結構示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述卷繞對稱交叉型全固態平面微型超級電容器，其特征在于，它包括硅襯底1、多個電容器單元2、凝膠電解質3、輔助電極4、正極極耳5和負極極耳6，