一种贴片式超级电容器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种贴片式超级电容器，包括基板、一对电极、一对可耐受260℃以上温度的集流体、电解液和树脂封装层；所述基板为纸基板，所述纸基板内渗入有可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述耐高温树脂在所述纸基板上围绕形成边框围堰；所述一对电极彼此间隔设置在所述围堰内的纸基板上方，所述一对集流体一一对应设置在所述一对电极上；所述电解液至少填充分布在围堰内的一对电极的相对间隙内，所述树脂封装层中的树脂为可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述树脂封装层覆盖在所述纸基板的上下表面上，仅所述一对集流体从所述树脂封装层中露出。本实用新型专利技术的贴片式超级电容器具有成本低、对环境友好、可耐受回流焊冲击的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种贴片式超级电容器
本技术涉及电化学领域，特别是涉及一种贴片式超级电容器。
技术介绍
进入21世纪后，新型绿色能源的寻找和开发已经成为应对能源枯竭、环境恶化两大问题的最佳选择，目前新型绿色能源主要有太阳能，风能，核能等。储能器件则是一种常见的能够更好地将能源进行转换的器件，已经成功地应用在运输工具、无线通讯设备、电网、消费电子产片等领域。电化学电容器(超级电容器)是一种新型的储能元件，可将化学能直接转变为电能，它兼有普通陶瓷电容器和电池的特性，具有高功率密度、充放电循环寿命长、较宽的工作温度范围等优点，是一种高效、实用、环保的能量存储装置。随着移动互联等电子产品的发展，高密度集成电路迎来了重大的发展机遇，传统插接式元件已不能完全满足市场发展的要求，贴片元件的需求日益增强。片式电容器家族中，目前容量能达到毫法(mF)级别的成员只有超级电容器一种，其应用于智能设备存储记忆芯片的闪存、手机/相机的闪光灯等大功率模块件，能够迅速释放出其自身储存的电量，对系统能量平衡进行有效管理。然而，尽管片式电容器的市场巨大，但是由于片式器件的结构设计较难突破，因此目前仍然以传统插接式结构的超级电容器为主。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种贴片式超级电容器，具有成本低、对环境友好、可耐受回流焊冲击的优势。本技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种贴片式超级电容器，包括基板、一对电极、一对可耐受260℃以上温度的集流体、电解液和树脂封装层；所述基板为纸基板，所述纸基板内渗入有可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述耐高温树脂在所述纸基板上围绕形成边框围堰；所述一对电极彼此间隔设置在所述围堰内的纸基板上方，所述一对集流体一一对应设置在所述一对电极上；所述电解液至少填充分布在围堰内的一对电极的相对间隙内，所述树脂封装层中的树脂为可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述树脂封装层覆盖在所述纸基板的上下表面上，仅所述一对集流体从所述树脂封装层中露出。本技术与现有技术对比的有益效果是：本技术的贴片式超级电容器，经验证可承受贴片元件后续处理中的高温回流焊工艺，且结构中实现以纸基板为基材，相对于以往插接式结构中常用的陶瓷基板等，具有成本低、无毒、柔韧性、可弯折性和可降解性等的优势，对环境污染小。本技术制备超级电容器，更具有轻和薄的特点，符合现代储能器件轻量化、柔性化的发展趋势。【附图说明】图1是本技术具体实施方式的贴片式超级电容器的制备方法的流程图；图2是本技术具体实施方式的步骤U2中纸基板上印刷耐高温树脂形成围堰的截面扫描电镜图；图3是本技术具体实施方式制得的超级电容器的结构示意图；图4是本技术具体实施方式的实施例1制得的超级电容器的伏安线扫图；图5是本技术具体实施方式的实施例1制得的超级电容器的恒流充放电曲线图；图6是本技术具体实施方式的实施例1制得的超级电容器在承受高温回流焊前后的伏安线扫图。【具体实施方式】下面结合具体实施方式并对照附图对本技术做进一步详细说明。本技术的构思是：对于贴片式结构的超级电容器，由于贴片式结构在表面贴装时需承受260℃回流焊工艺的冲击，从而对器件的材料和工艺有了极大的限制。本技术在提出贴片式结构的超级电容器的过程中，包括器件的整体结构、活性物质的负载方式、集流体的制备方式和器件的封装等方面进行改进和设计，将纸作为基板与丝网印刷工艺结合，从而引入纸基板作为基材，发挥纸基板的优势。在纸基板中设置围堰结构，进而在围堰结构中印刷电极、集流体等，分布电解液，最终封装后制得超级电容器。如图1所示，为本具体实施方式的贴片式超级电容器的制备方法的流程图，包括以下步骤：U1，准备活性物质浆料。上述活性物质浆料用于后续形成电极。可采用将活性物质与导电剂、粘结剂混合后加入有机溶剂，充分搅拌后制得活性物质浆料。通过控制各种材料的不同比例，可改变浆料的导电性和流变性等特性。优选地，活性物质浆料按质量比60％～90％活性物质、5％～30％导电剂和5％～10％粘结剂，加入适量的溶剂均匀搅拌2～6小时制备。通过该配方，应用于超级电容器中，可较好地使电极活性物质发挥作用。上述活性物质浆料中，活性物质可选自碳材料、金属氧化物、导电聚合物、金属氢氧化物、过渡金属硫族化合物、过渡金属碳/氮化合物中的至少一种。其中，碳材料可选自石墨烯、碳纳米管、活性炭中的至少一种。金属氧化物可选自二氧化锰、氧化钴、氧化铁、氧化镍、氧化钌、氧化铱中的至少一种。导电聚合物可选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩中的至少一种。金属氢氧化物可选自氢氧化镍、氢氧化钴、氢氧化铁中的至少一种。过渡金属硫族化合物可选自二硫化钼、二硒化钼、二碲化钼中的至少一种；所述的过渡金属碳/氮化合物包括氮化钛、碳化钛、氮化钒、氮化钼中的至少一种。上述活性物质浆料中，粘结剂可选自聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸中的至少一种。其中，聚偏氟乙烯是作为粘结剂的效果相对较好。上述活性物质浆料中，导电剂可选自导电炭黑、乙炔黑、天然石墨、人造石墨、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。在制备活性物质浆料的过程中，溶剂可选用N-甲基吡咯烷酮、氮甲基甲酰胺等有机溶剂。U2，将可耐受260℃以上温度的耐高温树脂通过丝网印刷方式印刷在纸基板1上，在纸基板内渗入耐高温树脂形成边框围堰2，然后烘干使所述耐高温树脂固化。该步骤中，对于纸基板1，是作为电容器的整个基体。纸基板可选自木浆纸、草浆纸、竹浆纸、纤维素纸、合成纤维纸、矿物纤维纸中的一种。耐高温树脂需耐受260℃以上的温度。该步骤中，耐高温树脂用于渗入纸基板1中形成围堰。耐高温树脂可选自聚酰胺、聚酰亚胺、改性硅氧烷、酚醛树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种。其中，环氧树脂、聚酰亚胺、酚醛树脂是应用较广泛、成本较低的耐高温树脂。通过丝网印刷方式将耐高温树脂印刷在纸基板上，进而树脂渗入纸基板内部形成边框围堰2。具体地，可形成长方形的边框围堰。如图2所示，为本具体实施方式的纸基板1上印刷耐高温树脂形成围堰的截面扫描电镜图。从图中可知耐高温树脂渗入纸张内的效果图。U3，将活性物质浆料印刷在围堰中，印刷后烘干，在所述围堰2中形成一对间隔开的电极3。该步骤中，可通过孔板印刷、喷墨印刷或者凹版印刷的方式将活性物质浆料印刷在围堰2中。优选地，采用孔板印刷方式，其使用广泛，且简单、易操作、成本低。印刷时，各活性物质浆料按照一定的间隔距离印刷间隔开，从而烘干后，形成的一对电极3则彼此间隔开。U4，在一对电极3上分别制备可耐受260℃以上温度的集流体4。该步骤中，可将导电浆料分别印刷在一对电极3上，然后加热固化，从而由导电浆料固化后(固化后导电浆料可耐受260℃以上温度)形成集流体4。导电浆料可为导电碳浆或者导电金属浆料。印刷时，可通过孔板印刷在电极3上印刷导电碳浆或者导电金属浆料，120℃加热固化1小时后形成耐高温的集流体4。U5，向围堰2中填充电解液5，使电解液5至少填充分布在围堰内的一对电极3的相对间隙内。该步骤中，电解液可为水系电解液、离子液体、有机系电解液。所述的水系电解液选自硫酸钠、氯化锂、硫酸锂、氢氧化钾、硫酸、硫酸盐中的至少一种；所述的离子液体选自咪唑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贴片式超级电容器，其特征在于：包括基板、一对电极、一对可耐受260℃以上温度的集流体、电解液和树脂封装层；所述基板为纸基板，所述纸基板内渗入有可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述耐高温树脂在所述纸基板上围绕形成边框围堰；所述一对电极彼此间隔设置在所述围堰内的纸基板上方，所述一对集流体一一对应设置在所述一对电极上；所述电解液至少填充分布在围堰内的一对电极的相对间隙内，所述树脂封装层中的树脂为可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述树脂封装层覆盖在所述纸基板的上下表面上，仅所述一对集流体从所述树脂封装层中露出。

【技术特征摘要】
1.一种贴片式超级电容器，其特征在于：包括基板、一对电极、一对可耐受260℃以上温度的集流体、电解液和树脂封装层；所述基板为纸基板，所述纸基板内渗入有可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述耐高温树脂在所述纸基板上围绕形成边框围堰；所述一对电极彼此间隔设置在所述围堰内的纸基板上方，所述一对集流体一一对应设置在所述一对电极上；所述电解液至少填充分布在围堰内的一对电极的相对间隙内，所述树脂封装层中的树脂为可耐受260℃以上温度的耐高温树脂，所述树脂封装层覆盖在所述纸基板的上下表面上，仅所述一对集流体从所述树脂封装层中露出。2.根据权利要求1所述的贴片式超级电容器，其特征在于：所述贴片式超级电容器为长方体结构。3.根据权利要求2所述的贴片...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨诚，王洋，石璐，吴铛，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东,44