[發明專利]柔性微型電容器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110487786.4
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113161158B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 沈國震;劉偉佳;陳娣;李臘;胡楚喬
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01G11/30
• 分類號: H01G11/30;H01G11/32;H01G11/26;H01G11/86;H01G11/84;H01G11/82;H01G11/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

一種柔性微型電容器及其制備方法，其中柔性微型電容器包括：柔性襯底；用于導通電路的導電基底，設置在柔性襯底上；所述導電基底被電極溝槽分為第一部分基底與設置于所述第一部分基底外側的第二部分基底；以及設置在導電基底上的電容單元，包括：第一電極，設置在所述第一部分基底上；以及第二電極，設置在所述第二部分基底上；所述電極溝槽適用于為所述第一電極與所述第二電極之間提供絕緣介質；其中，所述導電基底以及所述第一電極均由包括二維鈦化碳的材料制成；所述第二電極由包括鋅的材料制成。本發明的柔性微型電容器具有體積小、充電速度快，安全便捷，可隨身攜帶的特點，同時儲存的電容量滿足可穿戴設備的日常使用需求。

技術領域

本發明屬于柔性儲能技術領域，具體涉及一種柔性微型電容器及其制備方法。

背景技術

電子行業的蓬勃發展是由柔性和可穿戴電子產品的新浪潮推動的，這些電子產品包括經皮給藥貼片、可植入醫療設備、可折疊顯示器、人造電子皮膚和智能衣服等。由于大多數柔性電子元件是靠電力驅動的，因此對先進的柔性電源的需求一直存在。然而，目前的電源普遍太厚、太笨重、太硬、太重，無法滿足柔性儲能的要求。為此，制造一種微型的柔性電子設備顯得尤為重要。

微型超級電容器(微電容)主要由三部分組成：集流體，電極材料和電解質。由于要滿足電子產品易彎曲、折疊的需求，因而要求柔性微電容能夠在不犧牲電化學性能的前提下承受形變；為此，柔性微電容中的各部分都應該從傳統的剛性/脆性材料轉變為柔性材料。此外，活性柔性材料應與柔性導電基板緊密連接，以避免在外力作用下脫落。目前，柔性微電容主要采用三種結構：1、三明治結構，即柔性基底、電極材料、電解質相對組裝，這種結構的缺點是器件厚重，導致用于可穿戴設備時用戶體驗差；2、線性結構，有三種常見的組裝方式，1)在鋅絲表面依次覆蓋隔膜層和陰極層，然后封裝成同軸電纜結構，2)在陰極纖維和鋅絲之間放置隔板，陰極和鋅絲平行但不同軸，所有部件密封在熱縮塑料管中，3)將紗線陰極和鋅纖維平行纏繞在可拉伸纖維上，然后在電極之間涂覆凝膠電解質(也起到隔膜作用)，形成雙螺旋線結構，這些線性結構具有可編織性的優勢，滿足了多電子產品的智能集成，如智能手表、智能布、智能眼鏡和柔性顯示器，但是很難滿足一些超薄電子產品的應用；3、平面結構，通過激光刻蝕或打印的方式制作方塊形、叉指形或圓形電極，這種方法雖然可以形成一層致密的薄膜，但是配制可以打印的漿料對材料的選擇比較狹窄嚴苛，且成本較高。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種柔性微型電容器及其制備方法，以期至少部分地解決上述技術問題中的至少之一。

作為本發明的一個方面，公開了一種柔性微型電容器，其特征在于，包括：

柔性襯底；

導電基底，設置在柔性襯底上，適用于導通電路；其中，所述導電基底被電極溝槽分為第一部分基底與設置于所述第一部分基底外側的第二部分基底；以及

設置在導電基底上的電容單元，包括：

第一電極，設置在所述第一部分基底上；以及

第二電極，設置在所述第二部分基底上；所述電極溝槽適用于為所述第一電極與所述第二電極之間提供絕緣介質；

其中，所述導電基底以及所述第一電極均由包括二維鈦化碳的材料制成；所述第二電極由包括鋅的材料制成。

作為本發明的另一個方面，還公開了一種柔性微型電容器的制備方法，包括：

S1：在柔性襯底上覆蓋第一二維鈦化碳層；

S2：刻蝕所述第一二維鈦化碳層，得到第一部分基底，以及設置在所述第一部分基底外側的第二部分基底，所述第一部分基底外側的第二部分基底通過電極溝槽電隔離；

S3：在所述第一部分基底上制備第一電極；

S4：在所述第二部分基底上制備第二電極。