一种纸片超级电容器及其制备方法技术

技术编号:45156710 阅读:36 留言:0更新日期:2025-05-06 18:11
本发明专利技术公开一种纸片超级电容器及其制备方法,属于电化学能源技术领域。本发明专利技术以纸片作为超级电容器的支架,在纸片内部微观结构上构建疏水层后,将凝胶电解质、正极活性材料、负极活性材料、正极集流体和负极集流体所有组件垂直分布纸片的指定区域,得到纸片超级电容器。所述纸片超级电容器的制备方法包括以下技术步骤:(1)构建疏水层;(2)引入凝胶电解质;(3)喷涂活性材料浆料。本发明专利技术的纸片超级电容器充分利用纸片多孔结构,减少器件元件,便于进行图案化设计和异结构制作,能够提升能量密度,解决了传统柔性超级电容器器件尺寸厚、元器件多、灵活性差以及能量密度低等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学能源,具体涉及一种纸片超级电容器及其制备方法


技术介绍

1、超级电容器是一类大功率电化学储能装置,其能量密度介于二次电池与常规电容器之间。超级电容器按其储能机理可分为双电层电容器和赝电容电容器。双电层电容器通过电极材料和电解质界面上离子的快速吸附/解吸实现电能的存储和释放,而赝电容电容器则通过电极材料表面的可逆氧化还原反应来存储能量。然而,传统的超级电容器因其基于粉末材料的刚性电极而在使用上具有很多限制,如机械强度有限、能量密度低等。柔性超级电容器是一种基于双电层电容和赝电容效应储能的装置,其工作原理基于电极材料之间的离子迁移和电荷分布,通过双电层形成电荷存储和释放的过程实现能量储存。同时,赝电容效应也起到增强了电容器的电容量和能量密度。在充电时,正负极电极之间会形成双电层,存储电荷;而在放电时,电荷会从电极中释放出来,输出能量。因柔性超级电容器具有柔韧性好、重量轻、抗压性强等优势,已被考虑用于为下一代电子设备供电。

2、目前,柔性超级电容器面临的挑战是如何引入具有伪电容的柔性基材。已在研究的柔性基材可分为金属基、塑料基、本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种纸片超级电容器,其特征在于,以纸片作为超级电容器的支架,在纸片内部微观结构上构建疏水层后,将凝胶电解质、正极活性材料、负极活性材料、正极集流体和负极集流体所有组件垂直分布纸片的指定区域,得到纸片超级电容器。

2.根据权利要求1所述的纸片超级电容器,其特征在于,所述正极活性材料、负极活性材料分布的有效面积小于纸片面积,在纸片上的厚度分别为5~10μm、5~10μm;所述正极集流体和负极集流体分别对应分布于正极活性材料、负极活性材料的表面上,且有效面积小于纸片面积。

3.一种如权利要求1或2所述的纸片超级电容器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

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【技术特征摘要】

1.一种纸片超级电容器,其特征在于,以纸片作为超级电容器的支架,在纸片内部微观结构上构建疏水层后,将凝胶电解质、正极活性材料、负极活性材料、正极集流体和负极集流体所有组件垂直分布纸片的指定区域,得到纸片超级电容器。

2.根据权利要求1所述的纸片超级电容器,其特征在于,所述正极活性材料、负极活性材料分布的有效面积小于纸片面积,在纸片上的厚度分别为5~10μm、5~10μm;所述正极集流体和负极集流体分别对应分布于正极活性材料、负极活性材料的表面上,且有效面积小于纸片面积。

3.一种如权利要求1或2所述的纸片超级电容器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的纸片超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述纸片为a4纸、草稿纸、卫生纸和宣纸中的一种或多种;所述第一次固化为在60~100℃下干燥40~60min。

5.根据权利要求3所述的纸片超级电容器的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述凝胶电解质由聚合物、盐溶液和添加剂按照质量比2~4:1~2:1组成;所述聚合物为聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈中的一种或多种;所述盐溶液采用的原料为六氟磷酸锂、n,n-二甲基吡咯烷鎓四氟硼酸盐、双吡咯烷螺环季铵盐、硫酸盐、氢氧化钾、碳酸钠和四乙基四氟硼酸铵的一种或多种;所述添加剂为对苯二胺、亚硫酸丙烯酯、2-甲基四氢呋喃、甲酸甲酯和乙基异丁基砜...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱归胜陈江超徐华蕊吴海宁赵昀云蒋坤朋梁洪华雷灶辉廖明杰龙神峰
申请(专利权)人:桂林电子科技大学
类型:发明
国别省市:

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