复合电极材料及其用图_2

文档序号:9525411阅读:来源:国知局
所述离子化合物的质量比为(1-2):
1,
[0026]根据本发明的实施例,所述导离子的基质为选自聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯和梳形聚醚的至少一种。
[0027]根据本发明的实施例,所述离子化合物为选自磷酸、硫酸、硫酸钠、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、氢氧化钠的至少一种。
[0028]根据本发明的实施例,所述炭基活性材料为选自活性炭、碳黑、石墨稀、多孔碳和碳纳米管的至少一种。
[0029]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0030]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0031]图1显示了根据本发明一个实施例的复合电极材料的结构示意图;
[0032]图2显示了根据本发明一个实施例的制备超级电容的方法的流程示意图;
[0033]图3显示了根据本发明一个实施例的制备超级电容的方法的流程示意图;
[0034]图4显示了根据本发明一个实施例的制备超级电容的方法的流程示意图;
[0035]图5显示了根据本发明一个实施例的制备超级电容的方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0037]在本发明的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0038]需要说明的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0039]根据本发明的一个方面,本发明提供了一种复合电极材料。参考图1,根据本发明的实施例,该复合电极材料包括:炭基活性材料100和固态电解质材料200,其中,固态电解质材料包括导离子的基质210和用于提供电解质阴离子和电解质阳离子的离子化合物220。
[0040]根据本发明实施例的复合电极材料,不仅含有常规的电极材料,炭基活性材料,还含有固态电解质,其中,固体电解质材料不仅作为粘结剂,将电极电化学活性材料粘结在一起,形成一个机械稳定的结构,而且与炭基活性材料共同在电极中形成了离子导通通道,省去了通常的电解质渗透进入电极中形成电极的离子导通通道过程,也避免了高粘稠度的固态电解质难于渗透而引起的电极厚度小的问题。由此,电极厚度大,储能密度高,进而,超级电容的电容容量大,能量密度和功率密度高,电容性更佳。
[0041]根据本发明的一些实施例,导离子的基质和离子化合物的质量比为(1-2):1。由此,离子导通率高,功率密度高。
[0042]根据本发明的实施例,导离子的基质为选自聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚碳酸酯和梳形聚醚的至少一种。由此,离子导通速度快,功率性能好,同时形成的复合电极机械稳定性好。根据本发明的实施例,所述离子化合物为选自磷酸、硫酸、硫酸钠、硫酸钾、氯化钾、氢氧化钾、氢氧化钠的至少一种。由此,离子传输速度快,功率性能好。
[0043]根据本发明的实施例,炭基活性材料为选自活性炭、碳黑、石墨稀、多孔碳和碳纳米管的至少一种。由此,复合电极材料导电性性好,功率性能好,同时复合电极材料比表面积大,储能密度高。
[0044]根据本发明的实施例,炭基活性材料的质量分数为(60-90) %。由此,电极电导率高,电极稳定性好,功率性能好,循坏寿命长。
[0045]根据本发明的另一方面,本发明提供了一种电极。根据本发明的实施例,所述电极是由前述的复合电极材料形成的。
[0046]根据本发明实施例的电极,不仅含有常规的电极材料,炭基活性材料,还含有固态电解质,其中,固体电解质材料不仅作为粘结剂,将电极电化学活性材料粘结在一起,形成一个机械稳定的结构,而且与炭基活性材料共同在电极中形成了离子导通通道,省去了通常的电解质渗透进入电极中形成电极的离子导通通道过程,也避免了高粘稠度的固态电解质难于渗透而引起的电极厚度小的问题。由此,电极厚度大,储能密度高,进而,超级电容的电容容量大,能量密度和功率密度高,电容性更佳。
[0047]根据本发明的一些实施例,电极的厚度为200-300微米。由此,通过固体电解质材料与炭基活性材料在电极中形成离子导通通道,不仅省去了通常的电解质渗透进入电极中形成电极的离子导通通道过程,而且使电极层的厚度显著增加,比普通的电极层厚度增大了一个数量级。根据本发明的又一方面,本发明提供了一种超级电容。根据本发明的实施例,该超级电容包括:前述的电极。
[0048]根据本发明实施例的超级电容,其电极不仅含有常规的电极材料,炭基活性材料,还含有固态电解质,其中,固体电解质材料不仅作为粘结剂,将电极电化学活性材料粘结在一起,形成一个机械稳定的结构,而且与炭基活性材料共同在电极中形成了离子导通通道,省去了通常的电解质渗透进入电极中形成电极的离子导通通道过程,也避免了高粘稠度的固态电解质难于渗透而引起的电极厚度小的问题。由此,电极厚度大,储能密度高,进而,该超级电容的电容容量大,能量密度和功率密度高,电容性更佳。
[0049]根据本发明的再一方面,本发明提供了一种制备超级电容的方法。参考图2和3,根据本发明的实施例,对该方法进行解释说明,该方法包括:
[0050]S100形成衬底层
[0051 ] 根据本发明的实施例,形成衬底层。其中,形成衬底层的方法不受特别的限制,只要该衬底层能对电容器的其它元件形成承托作用,实现电容器的功能即可。根据本发明的实施例,可以采用气相沉积法形成衬底层。
[0052]根据本发明的一些实施例,在硅片上形成薄膜,获得衬底层。由此,衬底层的厚度均匀,易于从硅片剥离,并且,硅片还可以重复利用。
[0053]S200在衬底层的部分上表面形成集流层
[0054]根据本发明的实施例,在衬底层的部分上表面形成集流层。根据本发明的一些实施例,在所述衬底层的上表面形成金属层,并对所述金属层进行光刻处理,获得具有第一预定图案的集流层,通过沉积光刻胶,在所述衬底层上形成具有第二预定图案的隔膜层,所述隔膜层与所述集流层交叉设置,结构如图3所示,其中,所述隔膜层的厚度大于所述集流层的厚度,以便形成叉指形沟槽,隔膜层一方面可以防止短路,另一方面可以为复合电极材料提供机械支撑。根据本发明的具体实施例,该隔膜层由光刻胶SU-8形成的。由此,利用光刻技术沉积形成的隔膜层厚度更大,从而,形成的叉指形沟槽深度大,便于填充大量电极材料,进而,电极层的厚度更大,储能密度也更大。
[0055]根据本发明的实施例,电极层的结构不受特别的限制,只要能够进行集流和储能即可。根据本发明的具体实施例,平面的电极结构
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