本发明涉及超级电容器领域，具体而言，涉及一种封装外层及其制备方法以及微型超级电容器。
背景技术：
超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。其中，微型超级电容器由于其优异的综合性能，应用越来越广。微型超级电容器的封装外层要求越来越高。
现有技术中，圆柱状卷绕型超级电容器的封装外层通常为铝壳，采用多点焊接法封装。这种多点焊接铝壳技术或者热压铝塑膜封装技术均基于三明治层状结构的超级电容器，且超级电容器的电解质大多是溶解于溶剂中的液态状，不适合微型超级电容器的封装。
软包装叠片型超级电容器的封装外层通常为铝塑膜，采用热压法封装。这类封装层通常较厚(达到数百微米)，因此不能实现微型超级电容器轻薄化和集成化的要求。
现有技术中，已有的柔性固态超级电容器的封装外层包括：(1)聚合物及纳米粘土复合物，采用涂覆法封装；(2)工程塑料；(3)聚甲基丙烯酸甲酯和玻璃片。这些封装层通常不具备力学柔韧性，在外力作用下如弯曲、对折或者拉伸等超级电容器容易失效，因此不能实现微型超级电容器力学柔韧性、可穿戴和贴片式的要求。
已经报道的微型超级电容器封装材料(如前所述)较少，也不像液态超级电容器封装材料那样形成统一标准。现有微型超级电容器封装技术得到的封装层厚度太厚(几十至数百微米)，而微型超级电容器工作电极的厚度仅为几百纳米至几十微米，因此现有技术封装层的厚度需要数量级的薄化。
技术实现要素：
本发明的第一目的在于提供一种微型超级电容器封装外层的制备方法，能够获得薄层且力学柔韧性良好的封装外层。
本发明的第二目的在于提供一种微型超级电容器的封装外层，该封装外层薄且力学柔韧性良好。
本发明的第三目的在于提供一种微型超级电容器，该微型超级电容器的封装外层薄、力学柔韧性好。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
一种微型超级电容器封装外层的制备方法，包括：将均质的硅烷偶联剂溶液均匀分散在微型超级电容器的外表面后进行干燥处理。
一种微型超级电容器的封装外层，该微型超级电容器的封装外层采用上述的微型超级电容器封装外层的制备方法制备得到。
一种微型超级电容器，该微型超级电容器包括电极、电解质、集流体以及上述的微型超级电容器的封装外层。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种微型超级电容器封装外层的制备方法，包括：将均质的硅烷偶联剂溶液均匀分散在微型超级电容器的外表面后进行干燥处理。该方法采用基于硅烷偶联剂的浇注技术封装微型超级电容器，不需要任何浇注或者成型模具，技术成本低廉，环境友好，易于规模化生产。采用该方法制备得到的封装外层能够有效地应用于微型超级电容器，且这种方法能够获得5-20μm微米级厚度的封装外层，封装外层的力学柔韧性良好，极大地提高了整个微型超级电容器的综合性能。
本发明提供的一种微型超级电容器的封装外层，该微型超级电容器的封装外层采用上述的微型超级电容器封装外层的制备方法制备得到。该封装外层力学柔韧性良好，具有薄层化的优点，不破坏微型超级电容器的力学柔韧性，极大地提高了微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
本发明提供的一种微型超级电容器，该微型超级电容器包括电极、电解质、集流体以及上述的微型超级电容器的封装外层。通过在该微型超级电容器上使用这种微型超级电容器的封装外层，不仅能够实现微型超级电容器力学柔韧性、可穿戴和贴片式的要求，而且极大地提高了微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
附图说明
图1是本发明实施例1-7提供的微型超级电容器的电化学阻抗谱；
图2是本发明实施例1-7提供的微型超级电容器的循环伏安曲线；
图3是本发明实施例1-7提供的微型超级电容器的充放电曲线；
图4是本发明实施例1-7提供的微型超级电容器在未弯曲和弯曲60°下的循环伏安曲线。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本发明实施例的封装外层及其制备方法以及微型超级电容器进行具体说明。
本发明实施例提供的一种微型超级电容器封装外层的制备方法，包括：
s1、硅烷偶联剂溶液的制备。
硅烷偶联剂的分子结构式一般为：y-r-si(or)3(式中y-有机官能基，sior-硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。因此，本实施中采用硅烷偶联剂溶液制备微型超级电容器的封装外层，能够有效地使得微型超级电容器的封装外层的厚度薄层化。
进一步地，硅烷偶联剂溶液是将硅烷偶联剂的a胶和b交联剂按照一定的质量配比配置得到。硅烷偶联剂的a胶和b交联剂的质量比例影响整个硅烷偶联剂材料的强度以及柔韧性。具体地，当硅烷偶联剂的a胶和b交联剂的质量比值越大时，硅烷偶联剂封装外层的柔性越好，但是强度却会越低。
在本实施例中，将硅烷偶联剂的a胶和b交联剂，按照质量比为2：1-15：1配置制得。
通过将上述的硅烷偶联剂的a胶和b交联剂，按照质量比为2：1-15：1配置，能够有效地制备得到柔韧性和强度均良好的硅烷偶联剂材料，从而为后续制得柔韧性和强度均良好的硅烷偶联剂封装外层提供有利的保障。
进一步地，在本实施例中，硅烷偶联剂的a胶可以选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶。硅烷偶联剂的b交联剂可以选择道康宁sylgard184b交联剂。
进一步地，配置制得硅烷偶联剂溶液后还进行搅拌。
具体地，将硅烷偶联剂的a胶和b交联剂按照质量比为2：1-15：1的比例配置后，充分搅拌。
进一步地，搅拌后还对硅烷偶联剂溶液除气泡。
进一步地，除气泡是在抽真空容器中进行。
具体地，在抽真空容器中除去搅拌过程中引起的气泡，得到透明的均质液体的硅烷偶联剂溶液待用。
s2、将均质的硅烷偶联剂溶液均匀分散在微型超级电容器的外表面。
进一步地，将一定量的均质的硅烷偶联剂溶液倾倒在微型超级电容器上；将硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面上。
需要说明的是，上述的一定量的均质的硅烷偶联剂溶液具体的质量或者体积量是根据实际的微型超级电容器的表面积进行选择。
进一步地，将均质的硅烷偶联剂溶液均匀分散在微型超级电容器的外表面时，控制厚度在5-20微米。从而能够极大地提高微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度以及功率密度。
s3、干燥处理。
进一步地，将均质的硅烷偶联剂溶液均匀分散在微型超级电容器的外表面后进行干燥处理。
具体地，干燥处理是自然晾干12-60h。将硅烷偶联剂均匀地分散于微型超级电容器的整个面积，得到厚度为5～20μm的封装外层后自然晾干12-60h，即可达到封装的目的，不需要其他辅助技术。封装技术成本低廉，环境友好，易于规模化生产；实现微型超级电容器的薄层化；不破坏微型超级电容器的力学柔韧性；极大地提高了微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
在本发明其他可选的实施例中，干燥处理也可以选择在40-120℃下烘干0.5-6h。使得硅烷偶联剂的a胶和b交联剂充分交联后，即可达到封装的目的，不需要任何浇注或者成型模具。该方法操作性强，易于推广应用。
本发明的一些实施方式还提供一种微型超级电容器的封装外层，该微型超级电容器的封装外层采用上述的微型超级电容器封装外层的制备方法制备得到。
该封装外层力学柔韧性良好，具有薄层化的优点，不破坏微型超级电容器的力学柔韧性，极大地提高了微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
本发明的一些实施方式还提供一种微型超级电容器，该微型超级电容器包括电极、电解质、集流体以及前述的微型超级电容器的封装外层。
应理解，上述微型超级电容器电极、电解质以及集流体的组装方式可以采用本领域常见的方法，此处不再赘述。
进一步地，该微型超级电容器的封装外层的厚度5～20μm。
进一步地，电极为具有叉指或者平面型结构的电极；电解质为凝胶电解质，具体地，可选地如pva/koh，peo/litfsi等。上述的集流体选自au膜、al膜、ni膜或者cu膜中的任意一种。
在本发明其他可选的实施方式中，上述的电极也可以选择本领域常见的其他可适用于微型超级电容器的常用电极。
该微型超级电容器通过在该微型超级电容器上使用这种微型超级电容器的封装外层，不仅能够实现微型超级电容器力学柔韧性、可穿戴和贴片式的要求，而且极大地提高了微型超级电容器整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述：
实施例1
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、pva/koh电解质、au膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为2：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为5μm的封装外层，自然晾干12h。
实施例2
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：平面型结构电极、peo/litfsi电解质、al膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为15：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为20μm的封装外层，自然晾干60h。
实施例3
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、pva/koh电解质、ni膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为5：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为10μm的封装外层，自然晾干48h。
实施例4
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、peo/litfsi电解质、cu膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为10：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为15μm的封装外层，40℃烘干6h。
实施例5
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、peo/litfsi电解质、au膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为12：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为18μm的封装外层，120℃烘干0.5h。
实施例6
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、peo/litfsi电解质、au膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为8：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为18μm的封装外层，90℃烘干1h。
实施例7
本实施例提供的一种微型超级电容器，包括：叉指电极、peo/litfsi电解质、au膜集流体以及封装外层。
封装外层是这样制备得到的：
选用商用的美国产道康宁sylgard184a胶和道康宁sylgard184b交联剂，按照质量比为12：1配置制得硅烷偶联剂溶液，搅拌均匀后，在抽真空容器中除气泡，得到透明的均质硅烷偶联剂溶液。将该硅烷偶联剂溶液均匀地分散于微型超级电容器的整个外表面，得到厚度为16μm的封装外层，60℃烘干5h。
下面对实施例1-7提供的微型超级电容器的性能进行考察。
对实施例1-7提供的微型超级电容器考察电化学性能。基于硅烷偶联剂直接浇注封装的微型超级电容器具有低的阻抗，良好的电容性能以及充放电特性，结果见图1-图3。
进一步地，由图4可以看出，实施例1-7提供的微型超级电容器在力学荷载(弯曲角度为60°)下，微型超级电容器的电化学性能保持不变。由此可以说明，本发明实施例提供的利用硅烷偶联剂浇注的方法制备微型超级电容器的封装外层，能够极大地提高了整个器件的体积比电容、体积能量密度和功率密度、质量能量密度和功率密度。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。