[實用新型]復合交叉型全固態平面微型超級電容器

有效

• 申請號: 201520615232.8
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN204792456U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 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;吳淼
• 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

本實用新型涉及復合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，提供了一種復合交叉型全固態平面微型超級電容器。

本實用新型所述復合交叉型全固態平面微型超級電容器，它包括硅襯底、N列電容器單元、凝膠電解質、正極極耳、負極極耳和輔助電極；

N列電容器單元在硅襯底的上表面按列依次排布，所有電容器單元的擺放方位相一致；N為大于或者等于2的整數；

每個電容器單元由外單電極和內單電極組成，外單電極由豎直外電極和多個外水平電極組成，內單電極由多個內水平電極組成，

多個外水平電極沿豎直外電極的長度方向由首端至末端依次平行均勻排布，外水平電極的首端與豎直外電極垂直連接；每相鄰兩個外水平電極之間相應設置一個內水平電極，內水平電極的末端垂直連接相鄰下一列電容器單元的豎直外電極；硅襯底上最后一列電容器單元的內水平電極的末端垂直連接輔助電極；輔助電極設置在硅襯底上；

每個內水平電極的首端與豎直外電極的間距、內水平電極與相鄰兩個外水平電極的間距、外水平電極的末端與相鄰下列電容器單元的豎直外電極的間距及最后一列外水平電極的末端與輔助電極的間距均相等；

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豎直外電極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，內單電極、外單電極和輔助電極的電極寬度均為0.2mm。

銅集流體層的厚度為200nm。

每個內水平電極的首端與豎直外電極的間距為0.2mm。

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，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，本實施方式所述復合交叉型全固態平面微型超級電容器，它包括硅襯底1、N列電容器單元2、凝膠電解質3、正極極耳4、負極極耳5和輔助電極6；

N列電容器單元2在硅襯底1的上表面按列依次排布，所有電容器單元2的擺放方位相一致；N為大于或者等于2的整數；

每個電容器單元2由外單電極和內單電極組成，外單電極由豎直外電極2-1和多個外水平電極2-2組成，內單電極由多個內水平電極2-3組成，

多個外水平電極2-2沿豎直外電極2-1的長度方向由首端至末端依次平行均勻排布，外水平電極2-2的首端與豎直外電極2-1垂直連接；每相鄰兩個外水平電極2-2之間相應設置一個內水平電極2-3，內水平電極2-3的末端垂直連接相鄰下一列電容器單元2的豎直外電極2-1；硅襯底1上最后一列電容器單元2的內水平電極2-3的末端垂直連接輔助電極6；輔助電極6設置在硅襯底1上；