[實用新型]復合對稱同心圓型全固態平面微型超級電容器

有效

• 申請號: 201520615231.3
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN204792458U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 張光宇;李闖;呂胤霖;陳玉娟;朱大福;楊昕瑞;趙鵬飛;徐芮;尹雁;高敏;吳淼
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H01G11/26
• 分類號: H01G11/26;H01G11/56;H01G11/10;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

本實用新型涉及復合對稱同心圓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超級電容器構建中采用液體電解質和隔膜，不能實現全固態結構，影響其微型化的問題，提供了一種復合對稱同心圓型全固態平面微型超級電容器。

本實用新型所述復合對稱同心圓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、正極極耳、負極極耳和輔助電極，

多個電容器單元在硅襯底的上表面呈矩形陣列形式排布，所有電容器單元的擺放方位相一致；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，內單電極由第一實心圓部、第二實心圓部和十字交叉部組成，外單電極由第一缺口空心圓部、第二缺口空心圓部、第一連接部、第二連接部和列連接部組成，

第一實心圓部設置在第一缺口空心圓部內，且二者呈同心排布，第二實心圓部設置在第二缺口空心圓部內，且二者呈同心排布，第一缺口空心圓部通過第一連接部垂直連接列連接部的中點，第二缺口空心圓部連接第二連接部的首端，第一實心圓部連接十字交叉部的第一連接端，第二實心圓部連接十字交叉部的第二連接端，第一連接端通過第一缺口空心圓部缺口的中心，第二連接端通過第二缺口空心圓部缺口的中心；所述第一連接端、第二連接端、第一連接部和第二連接部處于同一條直線上，第二連接部的末端垂直連接相鄰下一列電容器單元的相應列連接部的中點；

輔助電極設置在硅襯底上，輔助電極與列連接部相平行設置，硅襯底上最后一列電容器單元的第二連接部的末端均連接輔助電極；輔助電極的長度與每一列電容器單元中所有列連接部的長度之和相等；

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銅集流體層；

正極極耳和負極極耳設置在硅襯底的上表面上，硅襯底上第一列電容器單元的一個外單電極列連接部的銅集流體層連接正極極耳，輔助電極的銅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。

硅襯底的厚度為0.5mm。

本實用新型的優點：本實用新型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，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單元超級電容器串并聯復合構成，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是本實用新型所述復合對稱同心圓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，本實施方式所述復合對稱同心圓型全固態平面微型超級電容器，它包括硅襯底1、多個電容器單元2、凝膠電解質3、正極極耳4、負極極耳5和輔助電極6，

多個電容器單元2在硅襯底1的上表面呈矩形陣列形式排布，所有電容器單元2的擺放方位相一致；電容器單元2的行數和列數均大于或者等于2；

每個電容器單元2由內單電極和外單電極組成，內單電極由第一實心圓部2-11、第二實心圓部2-12和十字交叉部2-13組成，外單電極由第一缺口空心圓部2-21、第二缺口空心圓部2-22、第一連接部2-23、第二連接部2-24和列連接部2-25組成，