[發明專利]一種單根纖維電容器及其制造方法

有效

• 申請號: 201911372951.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110993345B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 徐朝和;王榮華;劉興江;李宗陽;蔣曉平;宗軍
• 申請（專利權）人: 重慶大學;中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01G9/00
• 分類號: H01G9/00;H01G9/012;H01G9/042;H01G9/048;H01G9/07;H01G9/15
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉菲

本發明公開了一種單根纖維電容器，包括柱狀的纖維本體，所述纖維本體的軸截面兩側分別設有第一電極和第二電極，二者間隔預設距離，所述纖維本體外周套設有電解質層。單根纖維電容器在纖維本體的軸截面兩側形成第一電極和第二電極，同時二者間隔預設距離。當第一電極和第二電極分別與電源的兩極相連時，即可起到電容的作用。因而單根纖維電容器無需相互纏繞，因而不會因摩擦、彎曲、扭轉等原因造成電解質層以及電極間的界面剝落，降低了單根纖維電容器失效的風險。本發明還提供了一種上述單根纖維電容器的制造方法，并具有工藝簡單、工藝參數少、制造速度快等優點。

技術領域

本發明涉及可穿戴儲能器件技術領域，特別涉及一種單根纖維電容器。本發明還涉及上述單根纖維電容器的制造方法。

背景技術

現有的纖維儲能器件通常在單根纖維或纖維束上分別生長正極和負極活性材料，然后通過在生長有正負極活性材料的纖維電極上包覆一層凝膠電解質，再將兩根纖維電極通過纏繞方式制作成纖維電容器。該過程不僅工藝復雜、工藝參數多，最重要的是，通過纏繞方式制作成的纖維電容器，界面容易因剝落而失效，難以滿足實際應用環境下的復雜機械載荷承載。

因此，如何避免纖維儲能器件界面失效是本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種單根纖維電容器，其在軸截面的兩側分別形成第一電極和第二電極，因而無需纏繞即可實現電容功能，避免纏繞過程中造成界面失效。本發明的另一目的是提供一種上述單根纖維電容器的制造方法，其工藝簡單、工藝參數少。

為實現上述目的，本發明提供一種單根纖維電容器，包括柱狀的纖維本體，所述纖維本體的軸截面兩側分別設有第一電極和第二電極，二者間隔預設距離，所述纖維本體外周套設有電解質層。

優選地，所述纖維本體的直徑為50～1000μm。

優選地，所述纖維本體為聚合物纖維，所述第一電極和所述第二電極均為碳電極。

本發明還提供了一種單根纖維電容器的制造方法，包括：

調整激光光斑的直徑和功率；

固定纖維本體，使所述激光光斑位于所述纖維本體的軸向上；

通過所述激光光斑照射所述纖維本體的側面，使該側面碳化、以形成第一電極；

沿周向將所述纖維本體轉動180°，通過所述激光光斑照射所述纖維本體的另一側面，使該側面碳化、以形成第二電極；

在所述纖維本體外周包覆電解質層。

優選地，所述調整激光光斑的直徑和功率，包括：

調節光斑直徑至纖維本體直徑的60％～80％，調節激光功率至1.0～10.0W。

優選地，所述纖維本體和所述光斑的相對移動速度為25～600mm/s。

優選地，所述在所述纖維本體外周包覆電解質層，包括：

將帶有所述第一電極和所述第二電極的所述纖維本體浸入電解質中，使所述電解質在所述纖維本體外周凝結成所述電解質層。

本發明所提供的單根纖維電容器，包括柱狀的纖維本體，所述纖維本體的軸截面兩側分別設有第一電極和第二電極，二者間隔預設距離，所述纖維本體外周套設有電解質層。

單根纖維電容器在纖維本體的軸截面兩側形成第一電極和第二電極，同時二者間隔預設距離。當第一電極和第二電極分別與電源的兩極相連時，即可起到電容的作用。因而單根纖維電容器無需相互纏繞，因而不會因摩擦、彎折、扭轉等原因造成電解質層以及電極之間的界面剝落，降低了單根纖維電容器失效的風險。

本發明還提供了一種上述單根纖維電容器的制造方法，并具有工藝簡單、工藝參數少等優點。