The invention provides an integrated array sensor and energy storage device and a preparation method thereof, which comprises a positive electrode, a negative electrode, a diaphragm layer and a solid electrolyte filled between the negative electrode and the diaphragm layer; the negative electrode comprises a flexible substrate, an array cylinder and an array collector, the array collector is attached to the surface of a flexible substrate, and the array cylinder is connected. A connected conducting network is formed at the node of the array collector. By putting the column into the network node of the array collector, dropping the solid electrolyte, soaking the column, laying the hollow diaphragm of the node, dropping the solid electrolyte again, covering the cathode material and pressing gently, the column, the diaphragm, the cathode material and the solid electrolyte are fully infiltrated. The structure design of the present invention has excellent mechanical performance and can solve the energy storage problem of flexible wearable equipment. Moreover, the integration of sensor and energy storage can reduce the volume of flexible wearable equipment and make it more widely used.
【技术实现步骤摘要】
一种一体化阵列式传感储能器件及其制备方法
本专利技术涉及储能材料
,尤其是一种一体化阵列式传感储能器件及其制备方法。
技术介绍
随着近年来消费电子产品小型化及可穿戴、可折叠柔性电子产品概念的提出,亟待开发能为之提供能量的轻、薄、柔性的能量存储器件。若柔性储能器件兼具传感性能,则可减少便携式灵活性设备体积,使其具备更多的应用空间。传统储能器件由于体积较大且不能弯曲等原因,无法满足柔性电子产品对高柔性和可加工性的需求。目前,关于柔性储能传感器件的研究主要是集中在如何提高储能器件的电化学储能能力以及实现其更高应力传感能量。在提升柔性储能器件的储能能力方面,主要是通过引入赝电容材料与碳纳米材料进行复合。2009年Cheng将石墨烯与聚苯胺结合制备了柔性可弯曲超级电容器,其比电容值可达233F/g。2012年,Xie等人将石墨烯与二氧化锰复合,制备了具有弯曲能力的超级电容器,其比电容值可以达到267F/g。石墨烯由于具有良好的导电性、高的杨氏模量和透过性,在制备柔性储能器件中也表现出优异的性能。Yu等人利用化学气相沉积法制备了石墨烯薄膜用于透明柔性超级电容器,使得器件比电容达135F/g时。另一方面,提高其应力传感性能主要是通过结构设计,与有机物衬底复合或自支撑实现传感性能。YongseokJun教授研究团队将导电的还原石墨烯氧化物(RGO)片层附着在柔性多孔的聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上,构筑了一种多功能、高性能的石墨烯基应力传感电子皮肤。该柔性器件具有较低的表面电阻(1.5k构筑平方)、高灵敏性(gaugefactor=7-173)以及较宽传感范围(高 ...
【技术保护点】
1.一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:包括正极、负极、隔膜层,以及填充在负极和隔膜层之间的固态电解质,所述的隔膜层位于正极和负极之间;所述的负极包括柔性衬底、阵列式柱状体、以及阵列集流体,所述的阵列集流体附着在柔性衬底表面上,所述的阵列式柱状体连接在阵列集流体的节点处,形成一个连通的导电网络。
【技术特征摘要】
1.一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:包括正极、负极、隔膜层,以及填充在负极和隔膜层之间的固态电解质,所述的隔膜层位于正极和负极之间;所述的负极包括柔性衬底、阵列式柱状体、以及阵列集流体,所述的阵列集流体附着在柔性衬底表面上,所述的阵列式柱状体连接在阵列集流体的节点处,形成一个连通的导电网络。2.根据权利要求1所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述的正极层采用导电材料作为集流体,并在集流体表面采用水热或电镀的方式负载一层活性材料作为正极。3.根据权利要求2所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述的导电材料为铜、银、镍、碳纸、碳布中的任意一种;所述的活性材料为氧化锰、氢氧化镍、氢氧化钴中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述的柔性衬底为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。5.根据权利要求1所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述的阵列式柱状体采用弹性导电材料制成,所述的弹性导电材料为石墨烯/聚苯胺气凝胶材料或碳纳米管/聚苯胺气凝胶材料。6.根据权利要求5所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:阵列式柱状体包括压实部分与非压实部分,所述的压实部分用于防止其产生形变而导致储能性能的下降,所述的非压实部分用于传感。7.根据权利要求1所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述阵列集流体位于阵列式柱状体的压实部分与非压实部分中间,所述节点处阵列式柱状体的非压实部分通过应对不同的力来改变接触电阻产生不同的电流信号产生以达到传感目的。8.根据权利要求1所述的一体化阵列式传感储能器件,其特征在于:所述的隔膜...
【专利技术属性】
技术研发人员:何鑫,刘均炎,沈耿哲,赵思柔,陈柏桦,江嘉怡,
申请(专利权)人:五邑大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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