具有类似电容特性的集成有石墨烯的能量存储装置制造方法
【专利摘要】总体公开了用于具有类似电容特性的集成有石墨烯的能量存储装置的技术和实现。
【专利说明】具有类似电容特性的集成有石墨烯的能量存储装置
【背景技术】
[0001]除非在本文另外指出，否则在该部分描述的方法并不是针对该申请中的权利要求的现有技术，并且通过包括在该部分中不被认为现有技术。
[0002]电容器或能量存储装置可以用于宽范围的电子和电气系统中。希望提供具有相对高的电容、能量密度和功率密度的装置。
【发明内容】
[0003]根据一些实现，一种具有类似电容特性的能量存储装置可以包括:包括石墨烯的第一电极、被布置为与第一电极相接触的一个或更多个电解质、以及被布置为与一个或更多个电解质相接触的第二电极，其中，该能量存储装置被配置为至少部分地基于化学实体的表层沉积来提供赝电容，化学实体的表层沉积伴随有第一电极处的电荷转移。
[0004]根据一些实现，一种用于形成具有类似电容特性的能量存储装置的方法可以包括:接收包括石墨烯的第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件；将第一电极布置为与第一电解质相接触；将第一电解质布置为与隔离部的第一面相接触；将第二电解质布置为与隔离部的第二面相接触；将第二电极布置为与第二电解质相接触；以及将封装组件布置为封装第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质和隔离部以形成能量存储装置，使得能量存储装置至少部分地基于在第一电解质中的化学实体的表层沉积来提供赝电容，在第一电解质中的化学实体的表层沉积伴随有第一电极处的电荷转移。
[0005]根据一些实现，一种用于提供赝电容的方法可以包括:使电解质和包括石墨烯的第一电极接触；使第二电极和电解质接触；以及在第一电极处提供化学实体的表层沉积，其中，表层沉积伴随有第一电极处的电荷转移，电荷转移在第一电极和第二电极之间提供赝电容。
[0006]根据一些实现，一种包含有多条指令的机器可读介质，当执行多条指令时可以使得机器通过以下步骤产生具有类似电容特性的能量存储装置:接收包括石墨烯的第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件；将第一电极布置为与第一电解质相接触；将第一电解质布置为与隔离部的第一面相接触；将第二电解质布置为与隔离部的第二面相接触；将第二电极布置为与第二电解质相接触；以及将封装组件布置为封装第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质和隔离部以形成能量存储装置，从而所述能量存储装置基于在第一电解质中的化学实体的表层沉积来在石墨烯电极处提供赝电容。
[0007]根据一些实现，一种装置可以包括处理器和存储有多条指令的机器可读介质，当执行多条指令时，使得装置通过以下步骤产生具有类似电容特性的能量存储装置:接收包括石墨烯的第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件；将第一电极布置为与第一电解质相接触；将第一电解质布置为与隔离部的第一面相接触；将第二电解质布置为与隔离部的第二面相接触；将第二电极布置为与第二电解质相接触；以及将封装组件布置为封装第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质和隔离部以形成能量存储装置，使得能量存储装置基于在第一电解质中的化学实体的表层沉积来提供赝电容，在第一电解质中的化学实体的表层沉积伴随有第一电极处的电荷转移。
[0008]根据一些实现，一种包括多条指令的机器可读介质，当执行多条指令时，使得所述机器通过以下步骤提供赝电容:使电解质和包括石墨烯的第一电极接触；使第二电极和电解质接触；以及在第一电极处提供化学实体的表层沉积，其中，所述表层沉积伴随有在第一电极处的电荷转移，所述电荷转移在所述第一电极和所述第二电极之间提供赝电容。
[0009]根据一些实现，一种装置可以包括处理器和存储有多条指令的机器可读介质，当执行多条指令时，使得装置通过以下步骤提供赝电容:使电解质和包括石墨烯的第一电极接触；使第二电极和电解质接触；以及在石墨烯电极处提供化学实体的表层沉积，其中，所述表层沉积伴随有第一电极处的电荷转移，电荷转移在第一电极和第二电极之间提供赝电容。
[0010]上述
【发明内容】
仅是示例性的，并且不旨在进行任何方式的限制。除了上述的示例性方面、实施方式和特征以外，其它方面、实施方式和特征通过参照附图和以下具体描述将
变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]在说明书的结尾部分中特别地指出并清楚地要求了主题。根据结合附图的下列描述和所附权利要求，本公开的上述以及其它的特征将变得更加清楚。理解到这些附图仅描述了根据本公开的一些实施例，从而不被认为限制其范围，将通过使用附图用更多特征和细节来描述本公开。
[0012]在附图中:
[0013]图1是具有类似电容特性的示例性能量存储装置的例示；
[0014]图2是用于提供赝电容的示例性方法的流程图的例示；
[0015]图3是用于形成具有类似电容特性的能量存储装置的示例性方法的流程图的例示；
[0016]图4是用于形成具有类似电容特性的能量存储装置的示例性系统的例示；
[0017]图5是示例性计算机程序产品的例示；并且
[0018]图6是全部根据本公开的至少一些实施方式布置的示例性计算机装置的框图的例示。
【具体实施方式】
[0019]以下描述连同具体细节阐述了各种示例，以提供对所要求保护的主题的全面理解。然而，本领域技术人员应理解的是，可以在不包含一些或更多此处公开的特定细节的情况下实践所要求保护的主题。此外，在一些情况下，为了避免不必要地使所要求保护的主题变得模糊，没有详细地描述众所周知的方法、过程、系统、部件和/或电路。
[0020]在以下详细描述中，参照了形成说明书一部分的附图。在附图中，类似的附图标记通常表示类似部件，除非上下文有相反的说明。在详细的说明书、附图和权利要求中描述的例示性实施方式并非是限制性的。在不背离本文介绍的主题的精神或者范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。容易理解的是如这里总体描述并且在附图中例示的，本公开的多个方面可以按各种不同配置进行排列、替换、组合和设计，所有这些不同配置在这里是明确想得到的并且构成了本公开的一部分。
[0021]本公开尤其涉及与具有类似电容特性的集成有石墨烯的能量存储装置相关的方法、装置、系统和计算机可读介质。
[0022]在一些示例中，在石墨烯电极或者包括石墨烯的电极处的化学实体的表层沉积可以伴随有可以产生赝电容的电荷转移。赝电容可以用于例如提供具有类似电容特性的能量存储装置的电容器结构中。利用基于化学实体的表层沉积和相关的电荷转移的赝电容的能量存储装置可以在电流电容器或能量存储装置上提供增大的电容、能量存储和功率存储。
[0023]图1是根据本公开的至少一些实施方式布置的具有类似电容特性的示例性能量存储装置的例示。如图1所示，装置100可以包括石墨烯电极110、电解质120、隔离部130、电解质140和电极150。装置100还可以包括或者可以连接至导体160和170。导体160、170可以连接至负载180。通常，从电解质120到石墨烯电极110的化学实体的表层沉积可以伴随有电荷转移，该电荷转移会产生针对装置100的赝电容。
[0024]通常，在石墨烯电极110处的表层沉积可以包括适合于在石墨烯电极110处提供电荷转移的化学实体的任何可逆的电化学反应。在一些示例中，表层沉积可以是类似法拉第(Faradaic-1ike)的表层沉积。在一些示例中，表层沉积可以是在石墨烯电极110处的类氧化还原反应(redox-like)的表层沉积。在一些示例中，表层沉积可以包括自定界(self-delimited)电化学反应。在一些示例中，表层沉积可以是电沉积。在一些示例中，表层沉积可以在石墨烯电极110处提供单层或部分单层的覆盖。
[0025]通常，适合于在石墨烯电极110处提供电荷转移的任何化学实体都可以用作在表层沉积中的化学实体。在一些示例中，化学实体可以包括贵金属(即，钌、铑、钯、银、锇、铱、钼和金)。在一些示例中，可以使用单个化学实体。在其它示例中，可以使用两种或更多种化学实体。在一些示例中，沉积的化学实体可以是钯。在一些示例中，电解质120可以包括含有贵金属的任何电解质。通常，电解质120可以包括酸性的、碱性的、惰性的或有机的电解质。在一些示例中，电解质120可以包括四氯钯酸钠(II) (Na2PdCl4)的乙醇溶液，并且表层沉积可以包括电镀钯。在一些示例中，电解质120也可以包括高氯酸锂(LiClO4)15在一些示例中，溶液可以包括在乙醇中0.1mM四氯钯酸钠(II) (Na2PdCl4)以及0.1mM高氯酸锂(LiClO4)。
[0026]如图1所示，在一些示例中，隔离部可以被布置为有效地分离电解质120和电解质140。通常，隔离层130可以包括任何合适的材料。在一些示例中，隔离部130可以是多孔隔离材料。在一些示例中，隔离部130可以是纸质材料。在一些示例中，隔离层130可以是可渗透离子的聚合物膜材料。通常，电极150可以包括任何合适的导电材料或者例如金属材料这样的材料。在一种示例中，电极150可以包括钼。
[0027]在其他示例中，可以不使用隔离部。在这种示例中，能量存储装置可以包括被布置为与电解质相接触的石墨烯电极110和电极150。本文所讨论的任何石墨烯材料、电极材料和电解质可以用于这种能量存储装置中。
[0028]如图1所示，在一些示例中，装置110可以包括两个电极。在其他示例中，装置可以包括多个电极配置。在一些示例中，装置可以包括三个电极配置。
[0029]通常，装置100可以被视为具有类似电容特性的能量存储装置。在一些示例中，装置100可以被视为类似电容性的电子装置。在一些示例中，装置100可以被视为基于电容性的和类电容性的机制的能量存储装置。在一些示例中，装置100可以被视为超级电容器(ultracapacitor)。在一些示例中，装置100可以被视为赝电容器。在一些示例中，装置100可以被视为基于单层沉积的赝电容器。
[0030]通常，装置100可以被实现在或使用在任何合适的电路或电子系统中。在一些示例中，装置100可以被实现为连接至导体160、170的分离的器件。在一些示例中，导体160、170可以是例如在印刷电路板上的导线或迹线。在一些示例中，装置100可以被实现为集成的装置。在一些示例中，导体160、170可以包括例如在集成电路上的迹线。装置100也可以包括含有一些或全部例示组件的封装组件(未示出)。在一些示例中，封装组件可以是用于密封的组件的壳体。负载180可以是使用或实现装置100的任何合适的电路。在各种示例中，负载180可以包括能量存储电路、脉冲功率电路、电源电路、信令电路、噪声消除或滤波电路、感测电路等。
[0031]如图所示，装置100可以包括电解质120、140。通常，电解质120、140可以包括可以用于电化学反应的任何合适的材料，该电化学反应用于引起在石墨烯电极110处的表层沉积。在一些示例中，电解质120、140可以是基本上相同的材料。在这种示例中，可以不需要隔离部130。在其他示例中，电解质120、140可以包括截然不同的材料。在一些示例中，电解质120和电解质140可以是基本上相同的材料，并且分别可以是四氯钯酸钠(II)(Na2PdCl4)和高氯酸锂(LiClO4)的乙醇溶液。在一些示例中，电解质120、140中的一个或两者都可以实现在溶液中。在其它示例中，电解质120、140中的一个或两者都可以实现在胶体、化学基质中等。
[0032]如图所示，装置100可以包括石墨烯电极110。通常，石墨烯电极110可以包括纯的石墨烯材料或任何的类石墨烯的材料。本文所讨论的术语石墨烯电极是指例如包括纯的石墨稀材料和类石墨稀的材料(可以包括多种配直的石墨稀)两者。在一些不例中，石墨稀电极110可以包括类石墨稀的材料，例如，石墨稀纸、石墨稀片、压紧的石墨稀、扩展石墨稀的聚合体、改良的石墨烯等。石墨烯和类石墨烯材料具有的优点是针对表层沉积的高比表面(high surface area),并且它们可以通过多种化学实体的沉积提供固有的赝电容。装置100也可以包括集电器(为了清楚而未示出)，其可以与石墨烯电极110和电极150电接触。
[0033]图2是例示了根据本公开的至少一些实施方式所设置的用于提供赝电容的示例性方法200的流程图。方法200可以包括由一个或更多个框210和/或220所例示的一个或更多个功能、操作或动作。在一些示例中，方法200可以实现在例如电子装置或系统的装置或系统处。在一些示例中，可以在例如计算系统这样的装置或系统的控制下实现方法200。方法200的处理可以开始于框210。
[0034]在框210，“将第二电极以及包括石墨烯的第一电极与一个或更多个电解质相接触”，可以使得第二电极以及包括石墨烯的第一电极与电解质物理接触以及电化学接触。在一些示例中，电极可以与同一电解质物理和电化学接触。在其它示例中，它们可以分别与不同的电解质相接触。在这种示例中，可以由隔离部来隔离电解质。可以利用任何适合的装置或多个装置使得第一电极和/或第二电极与电解质或多种电解质物理和电化学接触。在一些示例中，可以通过装配装置(例如，与取放型装置一同使用的机械臂、装配卡盘、装配线等)使得它们接触。在一些示例中，可以通过利用本文参照图4所讨论的系统使它们接触。在一些示例中，使得它们接触从而形成例如参照图1所描述的具有类似电容特性的能量存储装置。本文所讨论的任何材料均可以用于石墨烯电极和电解质。在一些示例中，电解质可以包括四氯钯酸钠(II) (Na2PdCl4)和高氯酸锂(LiClO4)的乙醇溶液。通常，电解质可以被选择为使得在偏压下可以在石墨烯电极处出现化学实体的表层沉积。表层沉积可以伴随有能够提供赝电容的电荷转移。在框220处可以继续进行方法200的处理。
[0035]在框220，“在电极之间提供电压以在包括石墨烯的电极处表面沉积化学实体”，可以在电极之间施加电压，从而在石墨烯电极处化学实体的表层沉积可以在电极之间提供赝电容。可以通过任何合适的装置或多个装置来施加电压。在一些示例中，可以通过例如参照图1所描述的负载这样的负载在电极之间施加电压。在一些示例中，所施加的电压可以在约-0.5V至约-1.0OV的范围内。在一些示例中，所施加的电压可以在约-0.4V至约-0.8V的范围内。所施加的电压可以在约-0.8V至约-1.20V的范围内。如上所述，可以基于石墨烯电极处化学实体的表层沉积提供赝电容。沉积可以伴随有能够产生赝电容的电荷转移。
[0036]图3例示了根据本公开的至少一些实施方式所布置的用于形成具有类似电容特性的能量存储装置的示例性方法300的流程图。方法300可以包括如通过框310、320、330、340和/或350中的一个或更多个所例示的一个或更多个功能、操作或动作。在一些示例中，可以在例如下面参照图4所讨论的系统这样的装置或系统的控制下实现方法300。方法300的处理可以开始于框310。
[0037]在框310，“接收包括石墨烯的第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、隔离部和封装组件”，可以接收到所列出的组件。在框310可以接收到此处所讨论的任何组件或材料。可以在例如接收单元处接收组件或材料。接收单元可以沿着装配线或通过自动材料转运系统等接收组件，并且可以包括例如参照图4所讨论的装置或组件这样的任何合适的装置或组件。方法300的处理可以在框320继续进行。
[0038]在框320，“将包括石墨烯的电极布置为与第一电解质相接触”，接收到的石墨烯电极可以被布置为与接收到的第一电解质相接触。可以通过任何合适的工具或装置将石墨烯电极和第一电解质布置到位。在一些不例中，第一电解质可以被固定就位于例如容器或封装组件中，并且石墨烯电极可以通过取放型机器人、驱动的放置工具、真空的驱动装配卡盘等被放置为与第一电解质相接触。在一些示例中，石墨烯电极可以通过如本文将参照图4进一步描述的装置装配单元中的装配组件被设置为第一电解质相接触。方法300的处理可以在框330继续进行。
[0039]在框330，“将第一电解质和第二电解质布置为与隔离部的相对面相接触”，电解质可以被布置为隔离部相邻并且相接触。通常，可以使用本文所讨论的任何隔离部材料和电解质。利用任何合适的工具或装置可以将电解质布置为与隔离部相接触。在一些示例中，第一电解质可以被固定就位于例如容器或封装组件中，并且隔离部可以通过取放型机器人或驱动的放置工具等被定位为与电解质相接触。接着例如通过将隔离部和第一电解质颠倒可以将隔离部和第一电解质重新定位，并且接着可以利用相似的工具或设备将第二电解质定位为与隔离部相接触。在一些示例中，通过在如本文参照图4将进一步讨论的装置装配单元中的装配组件，第一电解质和第二电解质可以被布置为与隔离部相接触。如所讨论的，在一些示例中，装置可以不需要隔离部。针对这种装置的装配，可以去除参照框330所讨论的处理。方法300的处理可以在框340处继续进行。
[0040]在框340中，“将第二电极与第二电解质相接触”，第二电极可以被布置为与第二电解质相接触。可以通过适当的工具和装置将第二电极和第二电解质布置就位。在一些示例中，通过取放型机器人、驱动的放置工具、真空驱动的装配卡盘等，第二电解质连同其它装配组件可以被固定就位并且第二电极可以被置于与第二电解质相接触。在一些示例中，通过在如本文参照图4将进一步讨论的装置装配单元中的装配组件，可以将第二电极布置为与第二电解质相接触。方法300的处理可以在框350处继续进行。
[0041]在框350中，“对组件进行封装以形成具有类似电容特性的能量存储装置”，可以利用在框310接收到的封装组件来封装装配组件。封装组件可以包括壳体、装置外壳等。可以通过任何适合的工具或装置将装配组件放置就位。在一些实施方式中，通过取放型机器人、驱动的放置工具、真空驱动的装配卡盘等，封装组件可以固定就位在例如真空卡盘或装配台上，并且装配组件可以置于封装组件上。在一些示例中，可以通过在如本文参照图4将进一步讨论的装置封装单元中的组件，对组件进行封装。
[0042]如针对方法300所描述的，包括石墨烯的第一电极可以被布置为与第一电解质相接触，第一电解质和第二电解质可以被布置为与隔离部的相对的面相接触，并且第二电极可以被布置为与第二电解质相接触。在一些示例中，可以按照所列出的顺序执行那些动作。通常，可以按照任何合适的顺序执行所列出的动作。例如，电解质可以被布置为与隔离部相接触，接着电极可以与电解质相接触。在其它示例中，第二电极和第二电解质可以被布置为与隔离部的一面相邻，而第一电解质和石墨烯电极可以被顺序地布置为与隔离部的相对的面相邻。
[0043]图4例示了根据本公开的至少一些实施方式所布置的用于产生具有类似电容特性的能量存储装置的示例性系统400。系统400可以用于执行例如以上参照图3所讨论的一些或全部的功能。系统400可以包括生产单元402，生产单元402可操作地连接至可以包括生产单元控制逻辑404的处理器406。如图所示，生产单元402可以包括接收单元410、装置装配单元412和装置封装单元414。总体上，生产单元412可以包括用于执行本文所讨论的装置装配的生产和装配工具和/或系统(例如一个或更多个工具)的任何结构。
[0044]在一些示例中，生产单元402可以包括机械臂、具有真空固定端口的装配卡盘、组件箱、用于提供电解质的容器、各种管材等。这些组件中的一些或全部组件可以容纳在生产单元内，或者它们可以被配置为使得一些或全部组件可以被添加至生产单元或者从生产单元移除。生产单元也可以包括用于驱动各种组件的机电装置。在一些示例中，机电装置可以在施加的信号(例如，通信信号)之下进行操作。在一些示例中，接收单元410可以包括用于接收本文所讨论的材料的组件，例如，装配线的接收部、自动处理系统的接收部等。在一些示例中，装置装配单元412可以包括用于装配例如握持部、取放型机器人、驱动的放置工具、真空的驱动的装配卡盘等这样的装置的工具和设备。在一些示例中，装置封装单元414可以包括用于封装具有类似电容特性的能量存储装置的工具和设备，例如，真空卡盘、装配台、取放型机器人、驱动的放置工具、真空的驱动的装配卡盘等。在一些示例中，接收单元410、装置装配单元412和/或装置封装单元414可以共享工具或设备。
[0045]生产单元控制逻辑404可以被配置为对生产单元402中的一些或全部的生产和装配设备提供功能控制，并且可以包括硬件、软件或固件逻辑和/或其任何组合，并且所要求保护的主题不限于特定类型的或所描述的处理单元控制逻辑。处理器406可以是微处理器或中央处理单元(CPU)。在其它实现中，处理器406可以是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或其它集成的形式。处理器406和生产单元402可以被配置为通过任何适当的方式(例如，通过有线连接或无线连接)进行通信。在一些示例中，处理器406和/或处理单元控制逻辑404可以被实现为如参照图6所讨论的计算机系统的一部分。在一些示例中，处理器406和/或处理单元控制逻辑404可以被配置为实现例如参照图5所讨论的指令。
[0046]图5例示了根据本公开的至少一些实施方式设置的示例计算机程序产品500。计算机程序产品500可以包括其中存储有多条指令的机器可读的永久性介质，当执行这些指令时，使得机器根据本文所讨论的处理和方法产生具有类似电容特性的能量存储装置或者提供赝电容。计算机程序产品500可以包括信号承载介质502。信号承载介质502可以包括一个或更多个机器可读指令504，当一个或更多个处理器执行一个或更多个机器可读指令时，可以有效地使得计算机装置提供本文所描述的功能。在不同的示例中，本文所讨论的装置可以使用一些或全部的机器可读指令。
[0047]在一些实施方式中，信号承载介质502可以包括计算机可读介质505，例如(但不限于)硬盘驱动器、压缩盘(⑶)、数字多功能盘(DVD)、数字磁带、存储器等。在一些实施方式中，信号承载介质502可以包括可记录介质508，例如(但不限于)存储器、读/写(R/W)⑶、R/ff DVD等。在一些实施方式中，信号承载介质502可以包括通信介质510，例如(但不限于)数字和/或模拟通信介质(例如，光缆、波导、有线通信链路、无线通信链路等)。在一些示例中，信号承载介质502可以包括机器可读的永久性介质。
[0048]图6是例示了根据本公开的至少一些实施方式所布置的示例性计算装置600的框图。在不同的示例中，计算装置600可以被配置为提供本文所讨论的操作。在不同的示例中，计算装置600可以被配置为提供或控制本文所讨论的处理步骤。在一种示例中，参照图5所讨论的装置可以被设置为计算装置600的一部分。在一个示例性基本配置601中，计算装置600可以包括一个或更多个处理器610和系统存储器620。存储器总线630可以用于在处理器610和系统存储器620之间进行通信。
[0049]根据所期望的配置，处理器610可以是包括(但不限于)微处理器(μ P)、微控制器(μ C)、数字信号处理器(DSP)或其任何组合的任何类型。处理器610可以包括一级或多级缓存(例如一级缓存611和二级缓存612)、处理器核613以及寄存器614。处理器核613可以包括算术逻辑单元(ALU)、浮点单元(FPU)、数字信号处理核(DSP核心)或者其任何组合。存储控制器615也可以与处理器610 —起使用，或者在一些实施方式中，存储控制器615可以是处理器610内部的一部分。
[0050]根据所期望的配置，系统存储器620可以是包括(但不限于)易失性存储器(例如RAM)、非易失性存储器(例如ROM、闪存等)或其任何组合的任何类型。系统存储器620可以包括操作系统621、一个或更多个应用622和程序数据624。应用622可以包括生产单元控制应用623，生产单元控制应用623可以被布置为执行包括本文所描述的功能框、行为和/或操作的如本文所描述的功能、行为和/或操作。程序数据624可以包括与生产单元控制应用623—同使用的生产单元数据625。在一些示例性实施方式中，应用622可以被配置为在操作系统621上与程序数据624 —同操作。在图6中通过虚线601内的组件来例示所描述的基本的配置。
[0051]计算装置600可以具有附加的特征或功能以及附加的接口，以促进在基本配置601和任何所需的装置和接口之间的通信。例如，总线/接口控制器640可以用于促进基本配置601与一个或更多个数据存储装置650之间经由存储接口总线641的通信。数据存储装置650可以是可移除的存储装置651、不可移除的存储装置652或其组合。可移除存储装置和不可移除存储装置的示例包括磁盘装置(例如软盘驱动器和硬盘驱动器(HDD))、例如光盘(压缩盘(⑶)驱动器或数字多功能盘(DVD)驱动器)、固态盘驱动器(SDD)和磁带驱动器等。示例性计算机存储介质可以包括以用于存储信息(例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据)的任何方法或技术所实现的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。
[0052]系统存储器620、可移除存储装置651、不可移除存储装置652全部是计算机存储介质的示例。计算机存储介质包括(但不限于)RAM、ROM、EEPR0M、闪存或其它存储技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其它光学存储部、磁带盒、磁带、磁盘存储部或其它磁性存储装置，或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算装置600所访问的任何其它介质。任何这种计算机存储介质可以是装置600的一部分。
[0053]计算装置600也可以包括接口总线642，用于促进从各种接口装置(例如，输出接口、外围接口和通信接口)至基本配置601通过总线/接口控制器640进行的通信。示例性输出接口 660可以包括图形处理单元661和音频处理单元662，其可以被配置为通过一个或更多个A/V端口 663与例如显示器或扬声器这样的各种外部装置进行通信。示例性外围接口 680可以包括串行接口控制器681或并行接口控制器682，其可以被配置为通过一个或更多个I/O端口 683与例如输入装置(例如，键盘、鼠标、笔、话音输入装置、触摸输入装置等)或其它外围装置(例如，打印机、扫描仪等)这样的外部装置进行通信。示例性能够通信接口 680包括网络控制器681，其可以被配置为促进通过一个或更多个通信端口 682经由网络通信与一个或更多个其它计算装置683进行的通信。通信连接是通信介质的一种示例。通信介质通常可以通过经调制的数据信号(例如，载波或其它传输机制)的形式的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据来实现，并且可以包括任何信息传输介质。“经调制的数据信号”可以是这样的信号:即，其一个或更多个特征被改变从而对信号中的信息进行编码。通过示例(但不进行限制)，通信介质可以包括例如有线网络或直接有线连接的有线介质以及例如声学介质、射频(RF)介质、红外介质和其它无线介质这样的无线介质。本文所使用的术语计算机可读介质可以包括存储介质和通信介质两者。
[0054]计算装置600可以实现为小型便携式(或移动)电子装置(例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、个人媒体播放装置、无线网络监视装置、个人耳机装置、专用装置或者包括任何上述功能的混合装置)的一部分。计算装置600也可以实现为包括膝上型计算机和非膝上型计算机配置两者的个人计算机。此外，计算机装置600也可以被实现为无线基站或其它无线系统或装置的一部分。
[0055]如所讨论的，本文所讨论的具有类似电容特性的能量存储装置可以提供相对高的电容、能量存储和功率存储。在一些示例中，可以通过在石墨烯电极处沉积化学实体来提供赝电容。在一种示例中，沉积可以包括来自四氯钯酸钠(II) (Na2PdCl4)溶液的钯的电沉积。利用该例示性目的的示例，下面可以确定电沉积材料的每表面面积的电容。
[0056]在石墨烯上的钯的表面沉积可以伴随有导致赝电容的电荷转移。与朗缪尔等温线(Langmuir isotherm)类似，电容可以线性地变化并且与表面覆盖对所施加的电极电压的导数成比例。线性因子可以是所通过的总电荷。可以定义下面的关系(等式I至等式5)。
【权利要求】
1.一种具有类似电容特性的能量存储装置，该能量存储装置包括: 第一电极，所述第一电极包括石墨烯； 一个或更多个电解质，所述一个或更多个电解质布置为与所述第一电极相接触；以及 第二电极，所述第二电极布置为与所述一个或更多个电解质相接触， 其中，所述能量存储装置被配置为至少部分地基于化学实体的表层沉积来提供赝电容，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移。
2.根据权利要求1所述的能量存储装置，其中，所述表层沉积包括电沉积。
3.根据权利要求2所述的能量存储装置，其中，所述电沉积产生所述化学实体的单层覆盖或部分单层覆盖中的至少之一。
4.根据权利要求2所述的能量存储装置，其中，所述化学实体包括贵金属。
5.根据权利要求4所述的能量存储装置，其中，所述贵金属包括钯。
6.根据权利要求5所述的能量存储装置，其中，所述第二电极包括钼。
7.根据权利要求6所述的能量存储装置，其中，所述一个或更多个电解质包括四氯钯酸钠(II) (Na2PdCl4)的乙醇溶液的一种电解质。
8.根据权利要求7所述的能量存储装置，其中，所述溶液还包括高氯酸锂(LiClO4)15
9.根据权利要求1所述的能量存储装置，所述能量存储装置还包括: 隔尚部，所述隔尚部具有第一面和第二面， 其中，所述一个或更多个电解质的第一电解质被布置为与所述隔离部的所述第一面相接触，并且所述一个或更多个电解质的第二电解质被布置为与所述隔离部的所述第二面相接触，并且 其中，所述第一电解质被布置为与所述第一电极相接触，并且所述第二电解质被布置为与所述第二电极相接触。
10.根据权利要求9所述的能量存储装置，其中，所述第一电解质和所述第二电解质包括不同的电解质。
11.根据权利要求9所述的能量存储装置，其中，所述隔离部还包括纸质材料或能渗透离子的聚合物膜材料中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的能量存储装置，其中，所述石墨烯包括石墨烯纸、石墨烯片材、压紧的石墨烯、扩展石墨烯的聚合体、改良的石墨烯或提纯的石墨烯中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的能量存储装置，其中，所述能量存储装置包括超级电容器。
14.一种用于形成具有类似电容特性的能量存储装置的方法，所述方法包括以下步骤: 接收第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件，所述第一电极包括石墨烯； 将所述第一电极布置为与所述第一电解质相接触； 将所述第一电解质布置为与所述隔离部的所述第一面相接触； 将所述第二电解质布置为与所述隔离部的所述第二面相接触； 将所述第二电极布置为与所述第二电解质相接触；以及 将所述封装组件布置为封装所述第一电极、所述第二电极、所述第一电解质、所述第二电解质和所述隔离部以形成所述能量存储装置，其中，所述能量存储装置被配置为至少部分地基于在所述第一电解质中的化学实体的表层沉积来提供赝电容，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述化学实体包括贵金属。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述贵金属包括钯。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第二电极包括钼。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一电解质包括四氯钯酸钠(II)(Na2PdCl4)的乙醇溶液。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述第一电解质还包括高氯酸锂(LiClO4)15
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一电解质和所述第二电解质包括不同的电解质溶液。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，所述隔离部还包括纸质材料或能渗透离子的聚合物膜材料中的至少一种。
22.根据权利要求14所述的方法，其中，所述石墨烯包括石墨烯纸、石墨烯片材、压紧的石墨烯、扩展石墨烯的聚合体、改良的石墨烯或提纯的石墨烯中的至少一种。
23.一种用于提供赝电容的方法，所述方法包括以下步骤: 使电解质和包括石墨烯的第一电极接触； 使第二电极和所述电解质接触；以及` 在所述第一电极处提供化学实体的表层沉积，其中，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移，所述电荷转移在所述第一电极和所述第二电极之间提供赝电容。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述石墨烯包括石墨烯纸、石墨烯片材、压紧的石墨烯、扩展石墨烯的聚合体、改良的石墨烯或提纯的石墨烯中的至少一种。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述表层沉积包括电沉积。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述电沉积产生所述化学实体的单层覆盖或部分单层覆盖中的至少之一。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述化学实体包括贵金属。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述贵金属包括钯。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述电解质包括四氯钯酸钠(II)(Na2PdCl4)的乙醇溶液。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述电解质还包括高氯酸锂(LiClO4)15
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第二电极包括钼。
32.—种存储有多条指令的机器可读的永久性介质，当执行所述多条指令时，使得所述机器通过以下步骤产生具有类似电容特性的能量存储装置: 接收第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件，所述第一电极包括石墨烯； 将所述第一电极布置为与所述第一电解质相接触； 将所述第一电解质布置为与所述隔离部的所述第一面相接触； 将所述第二电解质布置为与所述隔离部的所述第二面相接触； 将所述第二电极布置为与所述第二电解质相接触；以及 将所述封装组件布置为封装所述第一电极、所述第二电极、所述第一电解质、所述第二电解质和所述隔离部以形成所述能量存储装置， 其中，所述能量存储装置被配置为至少部分地基于在所述第一电解质中的化学实体的表层沉积来提供赝电容，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移。
33.一种装置，所述装置包括: 存储有多条指令的机器可读介质，当执行所述多条指令时，使得所述装置通过以下步骤产生具有类似电容特性的能量存储装置: 接收第一电极、第二电极、第一电解质、第二电解质、具有第一面和第二面的隔离部以及封装组件，所述第一电极包括石墨烯； 将所述第一电极布置为与所述第一电解质相接触； 将所述第一电解质布置为与所述隔离部的所述第一面相接触； 将所述第二电解质布置为与所述隔离部的所述第二面相接触； 将所述第二电极布置为与所述第二电解质相接触；以及 将所述封装组件布置为封装所述第一电极、所述第二电极、所述第一电解质、所述第二电解质和所述隔离部以形成所述能量存储装置， 其中，所述能量存储装置被配置为至少部分地基于在所述第一电解质中的化学实体的表层沉积来提供赝电容，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移；以及处理器，所述处理器连接至所述机器可读介质以执行所述多条指令。
34.一种存储有多条指令的机器可读的永久性介质，当执行所述多条指令时，使得所述机器通过以下步骤提供赝电容: 使电解质和包括石墨烯的第一电极接触； 使第二电极和所述电解质接触；以及 在所述第一电极处提供化学实体的表层沉积，其中，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移，所述电荷转移在所述第一电极和所述第二电极之间提供赝电容。
35.一种装置，所述装置包括: 存储有多条指令的机器可读介质，当执行所述多条指令时，使得所述装置通过以下步骤提供赝电容: 使电解质和包括石墨烯的第一电极接触； 使第二电极和所述电解质接触；以及 在所述第一电极处提供化学实体的表层沉积，其中，所述表层沉积伴随有所述第一电极处的电荷转移，所述电荷转移在所述第一电极和所述第二电极之间提供赝电容；以及处理器，所述处理器连接至所述机器可读介质以执行所述多条指令。
【文档编号】H01G9/00GK103503095SQ201180070596
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2011年5月17日 优先权日:2011年5月17日
【发明者】S-W·陈, C·罗斯福斯 申请人:英派尔科技开发有限公司