[發明專利]柔性微型超級電容器及其制備方法

有效

• 申請號: 201810182715.1
• 申請日: 2018-03-06
• 公開（公告）號: CN108400019B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 李勝夏;任大勇;藍河
• 申請（專利權）人: 上海冪方電子科技有限公司
• 主分類號: H01G11/24
• 分類號: H01G11/24;H01G11/86
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種柔性微型超級電容器及其制備方法，在親水性的柔性基底上依次打印疏水性的電極隔離圖案和親水性的叉指電極，所述叉指電極設置在電極隔離圖案的兩側，最后依次在電極隔離圖案和叉指電極的表面刮涂凝膠電解質層和封裝層形成柔性微型超級電容器；本發明可以精確調控叉指電極的結構參數，簡化制備工藝以及降低生產成本。

技術領域

本發明涉及半導體器件領域，尤其涉及一種柔性微型超級電容器及其制備方法。

背景技術

超級電容器是一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節約能源和綠色環保等特點。

超級電容器包括三明治型超級電容器和平面型超級電容器。與三明治型超級電容器相比，平面型超級電容器能夠顯著降低超級電容器的厚度，還可以通過叉指電極的結構參數進行設計優化，提升超級電容器的能量密度和功率密度，同時具有很好的柔性與便攜性。平面型超級電容器制備的難點在于叉指電極的制備。目前通常利用掩膜版光刻法和激光刻蝕法制備叉指電極。在制備叉指電極時，掩膜版光刻法的制備工藝復雜，難以實現定制化，而激光刻蝕法可能會對叉指電極造成一定的破壞，影響叉指電極的穩定性，同時激光設備的費用較高，增加了超級電容器的制備成本。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種柔性微型超級電容器及其制備方法，可以精確控制叉指電極的結構參數，簡化超級電容器的制備工藝。

根據本發明的第一方面，提供一種柔性微型超級電容器，包括：

柔性基底；

電極隔離圖案，設置于所述柔性基底上，形成預定的圖案；

兩個叉指電極，分別設置于所述電極隔離圖案的兩側；

凝膠電解質層，覆蓋所述叉指電極和所述電極隔離圖案；以及，

封裝層，用于密封所述凝膠電解質層；

其中，所述電極隔離圖案由疏水性電絕緣材料打印形成，所述叉指電極由親水性導電電極材料打印形成。

優選地，所述疏水性電絕緣材料為疏水性有機硅膠、環氧膠或含氟高分子材料。

優選地，所述親水性導電電極材料為石墨烯、碳納米管、多孔碳等納米碳材料的親水性電極墨水。

優選地，所述柔性基底的材料為親水性塑料薄膜或是經過親水改性的塑料薄膜。

優選地，所述電極隔離圖案的線寬為100-600um，所述電極隔離圖案的間距為1-4mm。

第二方面，提供一種柔性微型超級電容器的制備方法，所述方法包括：

在柔性基底的表面以第一打印速度打印疏水性電絕緣材料，形成電極隔離圖案；

在所述電極隔離圖案的兩側以第二打印速度打印親水性導電電極材料，形成叉指電極；

在所述電極隔離圖案和所述叉指電極的表面刮涂凝膠電解質混合溶液，固化形成凝膠電解質層；

在所述凝膠電解質層的表面刮涂封裝膠，固化形成封裝層。

優選地，在柔性基底的表面以第一打印速度打印疏水性電絕緣材料，形成電極隔離圖案包括：

在柔性基底的表面以1-8mm/s的打印速度打印疏水性電絕緣材料，形成電極隔離圖案；

其中，所述電極隔離圖案的線寬為100-600um，所述電極隔離圖案的間距為1-4mm。

優選地，所述疏水性電絕緣材料為疏水性有機硅膠、環氧膠或含氟高分子材料。

優選地，在所述電極隔離圖案的兩側以第二打印速度打印親水性導電電極材料，形成叉指電極包括：