自充电超级电容器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自充电超级电容器。该自充电超级电容器包括：将机械能转换为电能的至少一个纳米摩擦发电机，每个纳米摩擦发电机具有用于输出电信号的两个输出电极；与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出电极相连的、将所述纳米摩擦发电机输出的电信号进行调节转换的充电电路模块；以及与所述充电电路模块相连的、接收所述充电电路模块输出的电信号并进行储存的超级电容器。在本实用新型专利技术提供的自充电超级电容器中，纳米摩擦发电机充当了充电电源的角色，其通过将机械能转换为电能，再由充电电路模块将电能信号进行调节转换后输出给超级电容器进行储存，从而实现了超级电容器的自充电。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种自充电超级电容器。该自充电超级电容器包括：将机械能转换为电能的至少一个纳米摩擦发电机，每个纳米摩擦发电机具有用于输出电信号的两个输出电极；与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出电极相连的、将所述纳米摩擦发电机输出的电信号进行调节转换的充电电路模块；以及与所述充电电路模块相连的、接收所述充电电路模块输出的电信号并进行储存的超级电容器。在本技术提供的自充电超级电容器中，纳米摩擦发电机充当了充电电源的角色，其通过将机械能转换为电能，再由充电电路模块将电能信号进行调节转换后输出给超级电容器进行储存，从而实现了超级电容器的自充电。【专利说明】自充电超级电容器
本技术涉及纳米
，更具体地说，涉及一种自充电超级电容器。
技术介绍
超级电容器也称为电化学电容器，是介于传统电容器与电池之间的一种电化学储能装置。与传统电容器相比，超级电容器拥有更高的静电容量；与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度和超长循环寿命。超级电容器结合了二者的优点，是一种应用前景广阔的储能器件。现有的超级电容器主要由电极、电解质和隔膜组成。其中电极包括电极活性材料和集电极两部分。集电极的作用是降低电极的内阻，要求它与电极接触面积大，接触电阻小，而且耐腐蚀性强，在电解质中性能稳定，不发生化学反应等。虽然超级电容器性能优越，但是其充电电源的来源单一，不能实现自充电，故其使用产生了一定的局限性。现有技术中也存在一些超级电容器，它们可以被制备成柔性结构，但是制备工艺复杂，不易被大规模加工生产。超级电容器作为未来一种理想的储能元件，其结构也需要独特的设计。因此，为了更好的使用与应用超级电容器，亟需解决上述问题。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是针对现有技术的缺陷，提出一种自充电超级电容器，不借助外部电源，实现超级电容器的自充电。本技术提供了一种自充电超级电容器，包括:将机械能转换为电能的至少一个纳米摩擦发电机，每个纳米摩擦发电机具有用于输出电信号的两个输出电极；与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出电极相连的、将所述纳米摩擦发电机输出的电信号进行调节转换的充电电路模块；以及与所述充电电路模块相连的、接收所述充电电路模块输出的电信号并进行储存的超级电容器。可选地，所述超级电容器包括:基底；位于基底上的隔膜、超级电容器第一电极、超级电容器第二电极以及第一集流体、第二集流体，所述隔膜设置在所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极之间，所述第一集流体与超级电容器第一电极连接，所述第二集流体与超级电容器第二电极连接，所述充电电路模块与所述第一集流体、第二集流体连接；分别位于所述第一集流体和第二集流体上的两个垫层片；由所述两个垫层片、所述隔膜、所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极形成的空腔，所述空腔内填充有电解液；将所述电解液进行封装的封装层。可选地，所述至少一个纳米摩擦发电机设置在所述超级电容器的一侧，所述至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器共用所述基底。可选地，所述至少一个纳米摩擦发电机分设在所述超级电容器的两侧，设置在所述超级电容器下侧的至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器共用所述基底，设置在所述超级电容器上侧的至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器之间还设置有绝缘层。可选地，所述超级电容器包括:依次平行层叠设置的第一集流体、超级电容器第一电极、隔膜、超级电容器第二电极和第二集流体以及封装层；所述充电电路模块与所述第一集流体、第二集流体连接。可选地，所述至少一个纳米摩擦发电机设置在所述超级电容器的一侧，所述至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器之间还设置有绝缘层。可选地，所述至少一个纳米摩擦发电机分设在所述超级电容器的两侧，设置在所述超级电容器下侧的至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器之间还设置有第一绝缘层，设置在所述超级电容器上侧的至少一个纳米摩擦发电机与所述超级电容器之间还设置有第二绝缘层。可选地，所述纳米摩擦发电机有多个，且阵列排列在同一层或不同层，形成并联结构。可选地，设置在所述超级电容器下侧的纳米摩擦发电机有多个，且阵列排列在同一层或不同层，形成并联结构；和/或，设置在所述超级电容器上侧的纳米摩擦发电机有多个，且阵列排列在同一层或不同层，形成并联结构。可选地，所述超级电容器为全固态超级电容器，选自全固态对称型石墨烯超级电容器、全固态对称型活性炭超级电容器、全固态活性炭与金属氧化物非对称型超级电容器、全固态活性炭与导电聚合物非对称型超级电容器、全固态活性炭与锂离子电池混合非对称型超级电容器中的一种。可选地，所述基底的材质选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、硅和二氧化硅中的一种。可选地，所述两个垫层片的材质选自丁钠橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶、氟橡胶和丙烯酸酯橡胶中的一种。可选地，所述隔膜的材质为氧化石墨。可选地，所述封装层的材质为铝塑膜、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、聚碳酸酯和聚酰胺膜中的一种。可选地，所述第一集流体和第二集流体的材质选自铜、银、铝和镍中的一种；所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极的材质选自石墨烯、活性炭、炭气凝胶、碳纤维、金属氧化物、导电聚合物和锂离子电池电极材料中的一种。可选地，所述超级电容器第一电极和超级电容器第二电极为:平行结构、交指结构、U形结构、螺旋形结构或树枝状结构。可选地，所述充电电路模块包括:与至少一个纳米摩擦发电机的输出电极相连的、将所述至少一个纳米摩擦发电机输出的电信号进行整流处理的整流电路模块；以及与所述整流电路模块相连的、将所述整流电路模块输出的单向脉冲直流电进行滤波处理而得到直流电信号的滤波电路模块，所述滤波电路模块将所述直流电信号输出给所述超级电容器。可选地，所述充电电路模块还包括:充电控制模块和开关/变压模块；所述充电控制模块与滤波电路模块连接，接收所述滤波电路模块输出的直流电信号；所述充电控制模块与所述超级电容器连接，接收所述超级电容器反馈的充电电压；所述充电控制模块与所述开关/变压模块连接，所述充电控制模块根据所述直流电信号和所述充电电压得到控制信号，向所述开关/变压模块输出所述控制信号；所述开关/变压模块与所述滤波电路模块连接，接收滤波电路模块输出的直流电信号；所述开关/变压模块与所述超级电容器连接，所述开关/变压模块根据接收的控制信号进行开关切换和对所述滤波电路模块输出的直流电信号进行变压处理后输出给所述超级电容器。可选地，所述充电电路模块还包括:发电机控制模块；所述发电机控制模块与所述超级电容器连接，接收所述超级电容器反馈的充电电压；所述发电机控制模块与所述纳米摩擦发电机连接，所述发电机控制模块根据所述充电电压向所述纳米摩擦发电机输出停止发电的信号。可选地，所述纳米摩擦发电机包括:依次层叠设置的第一电极，第一高分子聚合物绝缘层，以及第二电极；其中，所述第一电极设置在所述第一高分子聚合物绝缘层的第一侧表面上；且所述第一高分子聚合物绝缘层的第二侧表面朝向所述第二电极设置，所述第一电极和第二电极构成所述纳米摩擦发电机的输出电极。可选地，所述第一高分子聚合物绝缘层朝向第二电极的面上设有微纳结构。可选地，所述纳米摩擦发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自充电超级电容器，其特征在于，包括：?将机械能转换为电能的至少一个纳米摩擦发电机，每个纳米摩擦发电机具有用于输出电信号的两个输出电极；?与所述至少一个纳米摩擦发电机的输出电极相连的、将所述纳米摩擦发电机输出的电信号进行调节转换的充电电路模块；以及?与所述充电电路模块相连的、接收所述充电电路模块输出的电信号并进行储存的超级电容器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐传毅，赵豪，吴宝荣，郝立星，
申请(专利权)人：纳米新能源唐山有限责任公司，
类型：实用新型
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