可拉伸的超级电容器及其制造方法技术

提供了可拉伸的超级电容器及其制造方法。可拉伸的超级电容器包括在第一集流器和第二集流器之间的隔板。第一集流器和第二集流器的每个包括活性材料。第二集流器在第一集流器上。隔板包括电解质。隔板、第一和第二集流器的每个包括弹性聚合物层。第一和第二集流器可以每个具有三维纳米孔结构。可拉伸的超级电容器还可以包括与第一集流器接触的第一电极以及与第二集流器接触的第二电极。弹性聚合物层可以包括苯乙烯‑b‑丁二烯‑b‑苯乙烯(SBS)、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯三元共聚物和基于硅酮的聚合物中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及电容器，更具体地，涉及可拉伸的超级电容器和/或制造该超级电容器的方法。
技术介绍
电容器是用于储存电荷的器件。超级电容器也被称为双电层电容器或电化学电容器。当电压被施加到超级电容器时，双层形成在电解质和电极之间的界面处。由于该双层，超级电容器能够储存比一般的电容器更大量的电荷。超级电容器作为在可再生能源应用和/或燃料效率高的车辆应用中的重要储存手段而引起关注。除了具有一般的电容器的优点之外，超级电容器能够储存大量的能量。超级电容器可以是用于代替各种装置(诸如电力工具、移动电子设备和电动机车辆)中的电池的低成本替代物之一。超级电容器的能量密度可以相对地低于电池的能量密度，但是超级电容器的输出密度比电池的高得多。
技术实现思路
提供的是一种可应用于体积可变部件或表面变形部件的可拉伸的超级电容器。提供的是制造该可拉伸的超级电容器的方法。额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过实践示例实施例而掌握。根据示例实施例，一种可拉伸的超级电容器包括：第一集流器(current collector)和第二集流器，每个包括活性材料；和隔板，设置在第一集流器和第二集流器之间。该隔板包括电解质，隔板、第一集流器和第二集流器的每个包括弹性聚合物层。在示例实施例中，可拉伸的超级电容器还可以包括与第一集流器接触的第一电极以及与第二集流器接触的第二电极。在示例实施例中，第一电极可以覆盖第一集流器的一个表面的整个表面。第二电极可以覆盖第二集流器的一个表面的整个表面。在示例实施例中，第一和第二电极可以具有皱纹表面。在示例实施例中，第一和第二电极可以包括覆盖石墨烯薄片层的银纳米线层。在示例实施例中，第一和第二电极的每个可以包括石墨烯电极、导电橡胶电极和金属电极中的一个。在示例实施例中，第一和第二集流器可以具有三维纳米孔结构。在示例实施例中，隔板、第一集流器和第二集流器中的至少一个中的弹性聚合物层可以包括苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯(SBS)、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯三元共聚物和基于硅酮的聚合物中的至少一个。在示例实施例中，基于硅酮的聚合物可以包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯基甲基硅氧烷(polyphenylmethylsiloxane)、六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane)和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene adipate terephthalate，PBAT)中的至少一个。在示例实施例中，活性材料可以是导电的纳米材料。在示例实施例中，导电的纳米材料可以是碳纳米管、石墨烯薄片和金属线中的一个。根据示例实施例，提供一种制造可拉伸的超级电容器的方法。该方法包括：形成隔板,该隔板包括与第二表面相反的第一表面；形成第一集流器；形成第二集流器；以及将第一和第二集流器分别附接到隔板的第一表面和隔板的第二表面，所以第二集流器面对第一集流器。隔板以及第一和第二集流器的每个包括弹性聚合物层。在示例实施例中，形成第一集流器可以包括：在基底基板上形成具有三维纳米孔结构的第一弹性聚合物层；以及将第一弹性聚合物层浸泡在包括活性材料的溶液中。第一弹性聚合物可以浸泡在包括活性材料的溶液中达到期望时间和/或替代地达到预定时间。在示例实施例中，形成第二集流器可以包括：在基底基板上形成具有三维纳米孔结构的第二弹性聚合物层；以及将第二弹性聚合物层浸泡在包括活性材料的溶液中。第二弹性聚合物可以浸泡在包括活性材料的溶液中达期望
和/或可选地预定的时间。该方法还可以包括：在附接到隔板的第一集流器上形成第一电极；以及在附接到隔板的第二集流器上形成第二电极。附图说明从以下结合附图对非限制性的实施例的描述，这些和/或其他的方面将变得明显并更易于理解，附图中：图1至图3是示出根据示例实施例的可拉伸的超级电容器的截面图；图4是在根据示例实施例的可拉伸的超级电容器中当集流器由苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯(SBS)形成时集流器的表面以及集流器的期望区域和/或替代地预定区域的光学图像的扫描电子显微镜(SEM)图像；图5是总结测量根据示例实施例的可拉伸的超级电容器的隔板的应变和恢复力的结果的表；图6至图13是示出根据示例实施例的可拉伸的超级电容器的根据应变的充电和放电特性的图形；图14是示出根据示例实施例的可拉伸的超级电容器的根据应变力的电容的变化的图形；以及图15和图16是示出根据示例实施例的形成可拉伸的超级电容器的集流器的方法的示意截面图。具体实施方式现在将参照附图更充分地描述示例实施例，附图中示出一些示例实施例。然而，示例实施例可以以多种不同的形式实施，而不应被解释为限于这里阐述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开将透彻和完整，并将专利技术构思的示例实施例的范围充分传达给本领域普通技术人员。附图中，为了清晰，层和区域的厚度被夸大。附图中的同样的参考符号和/或标记表示同样的元件，因此它们的描述可以不被重复。将理解，当称一个元件“连接”或“联接”到另一元件时，它可以直接连接或联接到另一元件，或者还可以存在插入的元件。相反，当称一个元件“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在插入元件。用于描述元件或层之间的关系的其他词语应当以类似的方式解释(例如，“在…之间”
与“直接在…之间，“与…相邻”与“直接与…相邻”，“在…上”与“直接在…上”)。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或多个所列相关项目的任何及所有组合。将理解，虽然这里可使用术语“第一”、“第二”等描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分区别开。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分而没有背离示例实施例的教导。为便于描述这里可以使用诸如“在…之下”、“在...下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空间关系术语来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖除附图所示取向之外器件在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转过来，被描述为“在”其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将会取向在其他元件或特征“之上”。这样，术语“在...下面”能够涵盖之上和之下两种取向。器件可以另外地取向(旋转90度或在其他的取向)，这里所用的空间关系描述符做相应解释。这里所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不旨在限制示例实施例。如这里所用的，除非上下文另有明确表述，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。还将理解的是，术语“包括”和/或“包含”，如果在这里使用，指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或增加。这里参照截面图描述示例实施例，这些图是示例实施例的理想化实施例(和中间结构)的示意图。因而，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可能发生的。因此，示例实施例不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是包括由例如制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可拉伸的超级电容器，包括：第一集流器和第二集流器，每个包括活性材料，所述第二集流器在所述第一集流器上；和隔板，在所述第一集流器和所述第二集流器之间，所述隔板包括电解质，并且所述隔板、所述第一集流器和所述第二集流器的每个包括弹性聚合物层。

【技术特征摘要】
2015.02.24 KR 10-2015-00259231.一种可拉伸的超级电容器，包括：第一集流器和第二集流器，每个包括活性材料，所述第二集流器在所述第一集流器上；和隔板，在所述第一集流器和所述第二集流器之间，所述隔板包括电解质，并且所述隔板、所述第一集流器和所述第二集流器的每个包括弹性聚合物层。2.如权利要求1所述的可拉伸的超级电容器，还包括：与所述第一集流器接触的第一电极；和与所述第二集流器接触的第二电极。3.如权利要求2所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第一电极覆盖所述第一集流器的一个表面的整个表面。4.如权利要求2所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第二电极覆盖所述第二集流器的一个表面的整个表面。5.如权利要求2所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第一电极和所述第二电极具有皱纹表面。6.如权利要求2所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第一电极和所述第二电极的每个包括覆盖石墨烯薄片层的银纳米线层。7.如权利要求2所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第一电极和所述第二电极的每个包括石墨烯电极、导电橡胶电极和金属电极中的一个。8.如权利要求1所述的可拉伸的超级电容器，其中所述第一集流器和所述第二集流器的每个具有三维纳米孔结构。9.如权利要求1所述的可拉伸的超级电容器，其中所述隔板、所述第一集流器和所述第二集流器中的至少一个中的弹性聚合物层包括苯乙烯-b-丁二烯-b-苯乙烯(SBS)、聚氨酯、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯三元共聚物和基于硅酮的聚合物中的至少一个。10.如权利要求9所述的可拉伸的超级电容器，其中所述基于硅酮的聚合物包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚苯基甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷和聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)中的至少一个。11.如权利要求1所述的可拉伸的超级电容器，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金泰豪，崔壮旭，李龙熙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，韩国科学技术院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR