[發(fā)明專利]一種微型超級電容器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910987662.5
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN112687474A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏迪;楊露;楊飛要
• 申請（專利權(quán)）人: 北京石墨烯研究院
• 主分類號: H01G11/10
• 分類號: H01G11/10;H01G11/26;H01G11/84;H01G11/86
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 吳婭妮;于寶慶

本發(fā)明提供了一種微型超級電容器，包括基板、集流體層、電極層和電解質(zhì)層；其中，所述集流體層設(shè)置于所述基板，所述電極層設(shè)置于所述集流體層，所述電解質(zhì)層設(shè)置于所述電極層；其中，在所述電極層內(nèi)設(shè)置有圖案區(qū)，在圖案區(qū)內(nèi)填充有電解質(zhì)，所述圖案區(qū)呈分形幾何圖案型、平面叉指型或同心圓型。本發(fā)明一實施方式的微型超級電容器，提高了微型超級電容器的能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超級電容器，具體為一種具有較高能量密度的微型超級電容器。

背景技術(shù)

能量儲存器件是現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展中不可或缺的重要組成部分，其中電化學(xué)儲能器件的發(fā)展有著巨大的潛力和廣闊的市場前景。小型電子設(shè)備(如微機電系統(tǒng)、射頻識別電子標簽、微型傳感器)尤其是可穿戴電子設(shè)備的發(fā)展對電化學(xué)儲能器件提出了新的需求，在實現(xiàn)微型化、柔性的同時，提高器件的容量、功率等性能是微型儲能技術(shù)發(fā)展的方向。

目前，微型一次、二次電池在商用設(shè)備中有一些應(yīng)用，但是仍受到功率密度低、制作成本高等問題的制約。超級電容器通過電極表面的電荷吸附或氧化還原反應(yīng)儲存能量，具有功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點。微型超級電容器作為一種高功率密度儲能器件，可以單獨或與微型電池聯(lián)合使用，實現(xiàn)高能量、高功率的電能輸出。

近年來，研究人員通過光刻法、電化學(xué)沉積、等離子體還原、化學(xué)氣相沉積等方法制備了微型超級電容器。但是這些技術(shù)存在制備過程復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備昂貴、工藝耗時較長等問題，導(dǎo)致產(chǎn)品成本較高，難以用于批量化生產(chǎn)。印刷技術(shù)具有成本低、效率高、工藝簡單、材料選擇靈活等優(yōu)點，在大規(guī)模制造微型超級電容器方向具有重要優(yōu)勢。現(xiàn)有的印刷微型超級電容器的研究中，受材料、結(jié)構(gòu)、工藝等方面的限制，器件的能量密度較低，暫時無法滿足實際應(yīng)用需求。而且現(xiàn)有研究多集中于新材料的研究，缺乏對電極結(jié)構(gòu)、器件設(shè)計的關(guān)注。因此，亟需一種具有高能量密度的印刷微型超級電容器，以解決其器件性能較低的問題，促進微型超級電容器的工業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個主要目的在提供一種微型超級電容器，包括基板、集流體層、電極層和電解質(zhì)層；其中，所述集流體層設(shè)置于所述基板，所述電極層設(shè)置于所述集流體層，所述電解質(zhì)層設(shè)置于所述電極層；其中，在所述電極層內(nèi)設(shè)置有圖案區(qū)，在所述圖案區(qū)內(nèi)填充有電解質(zhì)，所述圖案區(qū)呈分形幾何圖案型、平面叉指型或同心圓型。

本發(fā)明一實施方式的微型超級電容器，提高了微型超級電容器的能量密度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施方式的微型超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實施方式的電極層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a為本發(fā)明一實施方式的圖案區(qū)的示意圖；

圖3為本發(fā)明另一實施方式的電極層的示意圖；

圖3a為本發(fā)明一實施方式的圖案區(qū)的第一重復(fù)單元的示意圖；

圖4為本發(fā)明另一實施方式的電極層的示意圖；

圖5為本發(fā)明另一實施方式的電極層的示意圖；

圖6為本發(fā)明另一實施方式的微型超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a為本發(fā)明實施例1制得的印刷微型超級電容器在不同掃描速度下的循環(huán)伏安曲線；

圖7b為本發(fā)明實施例1制得的印刷微型超級電容器在不同電流密度下的恒電流充放電曲線；

圖7c為本發(fā)明實施例1、實施例2及實施例3制得的印刷微型超級電容器在不同掃描速度下的能量密度曲線。

具體實施方式