超级电容器。
[0043]实施例2
[0044]集流体选择厚度约为10 μ m的不锈钢片和50 μ m的石墨纸，将其剪成1cmX 15cm的长方形。不锈钢片放入丙酮和酒精体积比为1:3的混合溶液超声处理0.5-3小时，最后放到70-100°C烘箱中干燥，以备用。树脂胶选用聚氨酯。
[0045]集流体上设置的网格的高度为0.08mm，单元格面积为0.5cm2。
[0046]带网格的不锈钢片上沉积正活性物质一一Ni (OH)2，作为正极片。石墨纸作为负极片。需说明的是，石墨纸作为集流体时，其无需涂覆活性物质，石墨纸上的石墨成分即为活性物质。石墨纸属于“表面涂覆有活性物质的集流体”的概念下的一种情形。
[0047]准备好胶体状的硫酸锂电解质，将上述沉积有活性物质的正极片，负极片裁剪成相同面积大小(3cmX3cm)的电极片，将准备好的胶体电解质均匀涂覆在其表面，待胶体电解质固化后，将正极片、负极片进行对位热压，形成锂离子电池。
[0048]实施例3
[0049]集流体选择厚度约为30 μπι，面积为1cmX 9cm的钛板。树脂胶选用热恪胶。
[0050]集流体选用表面形成有镍尖锥阵列结构的集流体，集流体上设置的网格的高度为0.06mm，单元格面积为0.1cm2。
[0051]带网格的集流体上沉积活性物质一一还原氧化石墨烯，分别作为正极片、负极片。
[0052]如图5和图6所不，分别为沉积活性物质后的集流体的表面和侧面的扫描电镜图。从表面电镜图可以看出，活性物质一一还原氧化石墨烯呈三维多孔网络结构。从侧面的扫描电镜图观察集流体的横截面结构，可明显观察到镍尖锥阵列，还原氧化石墨烯沉积在镍尖锥集流体上，且具有多孔的特点。
[0053]准备胶体状的硫酸锂电解质，将前述沉积有石墨烯的正极片、负极片裁剪相同面积大小(2cmX3cm)，将准备好的胶体电解质均匀涂覆在其表面，待胶体电解质固化后，将正极片、负极片进行对位热压，形成对称型超级电容器。
[0054]本实施例中，采用表面具有镍尖锥阵列结构的集流体，从而镍尖锥阵列可有效结合吸附热熔胶网格，网格牢固可靠，从而可进一步提高储能器件的可靠性。
[0055]实施例4
[0056]集流体选择厚度约为30 μ m的镍箔，将其剪成6cmX 1cm的长方形。树脂胶网格采用胶体黏附热熔胶粉的形式。
[0057]集流体上设置的网格的高度为0.3mm，单元格面积为0.4cm2。
[0058]带网格的集流体上沉积活性物质一一氧化钌，分别作为正极片、负极片。
[0059]准备胶体状的硫酸电解质，取前述制得的两片相同面积的沉积有活性物质的正极片、负极片放置于平面上，将胶体状的硫酸电解质均匀涂覆在其表面，待胶体状的硫酸电解质固化后，将正极片、负极片进行对位热压，形成对称型超级电容器。
[0060]本实施例中，采用先刷树酯再加热熔胶粉的方式形成网格，网格牢固可靠，从而可进一步提高储能器件的力学性能，使之具有更高的可靠性。
[0061]实施例5
[0062]集流体选择厚度约为Imm的石墨片，面积为40cmX50cm。树脂胶选择半固化片。
[0063]集流体上设置的网格的高度为0.8mm，单元格面积为0.8cm2。
[0064]在带网格的集流体上流延填充负极活性物质——将活性炭，作为负极片。在普通集流体上沉积正极活性物质一一Co3O4纳米层，作为正极片。
[0065]准备胶体状的Na2SO4电解质，取两片相同面积的沉积有活性物质的正极片、负极片放置于平面上，将胶体电解质均匀涂覆在其表面，待胶体电解质固化后，将正极片、负极片进行对位热压，形成非对称型超级电容器。
[0066]本实施例中，由于只一个极片上形成设置有网格骨架，因此可进一步减少储能器件的整体厚度。
[0067]比较例I
[0068]采用与实施例1类似的方式将两片涂覆有活性物质的集流体与胶体电解质组装成超级电容器，区别仅在于集流体上不形成树脂胶网格。
[0069]集流体选择厚度约为40 μ m的钛板，将其剪成8cmX 1cm的长方形。
[0070]在集流体上沉积正活性物质一一MnO2，作为正极片。在集流体上沉积负活性物质--活性炭，作为负极片。
[0071]准备好胶体状的硫酸钠电解质，取前述制得的两片相同面积的分别沉积有Μη02、活性炭的正极片、负极片放置于平面上，将胶体电解质均匀涂覆在其表面，待胶体电解质固化后，将正极片、负极片进行对位热压，形成非对称型超级电容器。
[0072]比较例2
[0073]采用与实施例1相同的材料，沉积活性物质后制得正极片、负极片，然后与隔膜、电解液一起组装成传统的超级电容器。
[0074]制得上述5个实施例和2个比较例的储能器件后，分别进行如下测试:
[0075]测试一:可靠性测试。测试时，按照图7所示的电路图，将上述储能器件分别串联接入带有开关及LED灯的简易电路中。在开关断开的情况下，使用3V的直流电源将储能器件电压充到3V，稳定I分钟后，撤去直流电源。然后，将开关闭合，此时LED灯开始工作。在LED灯工作时，用陶瓷剪刀裁剪储能器件。裁剪时，5个实施例均沿着网格进行裁剪，2个比较例由于不存在网格，则沿与实施例1相同的位置进行裁剪。判断裁剪时LED灯是否仍然能正常工作。
[0076]测试结果，5个实施例的储能器件被裁剪时，LED灯仍然能正常工作。而2个比较例的储能器件被裁剪时，LED灯熄灭。说明实施例的储能器件的耐外界冲击的能力较强，而未形成网格的比较例I以及传统结构的比较例2耐冲击能力较差。分析原因则在于:比较例中的电容器在剪切之后正负极都接触到一起，导致短路。而实施例的超级电容器、电池则由于采用了树脂胶网格支架，配合整体结构的改进，从而有效地阻隔正负极的接触，在冲击力下仍然能正常放电使LED灯工作，具有高可靠性。
[0077]测试二:不同压力下的剩余比容量测试。对储能器件施加不同的压力，测试储能器件在承受不同压力下对应的剩余比容量百分比图。图8中七条曲线分别为5个实施例和2个比较例的储能器件的测试结果图。从图8可以得到，在不同压力下，5个实施例的储能器件有较好的抗压力性能，在较高的压力下仍能正常工作，在90千帕的压力下，其容量保有率仍然在85%以上，实施例3达到92.6%，实施例4则达到93.15%，显示了优异的抗压力性能。而2个比较例的储能器件则随着压力的不断增加，容量保有率出现先略微上升后急剧减少，最后在较低的40千帕压力下直接短路，抗压力性能不佳。容量保有率先略微上升的原因是施加压力时两极片间的距离变短，导致容量升高。
[0078]需说明的是，实施例3和4的性能较其它3个实施例均较好，可能原因是:实施例3中集流体为表面具有镍尖锥阵列结构的集流体，一般镍尖锥阵列是由螺旋位错生长机制形成的，因此表面的镍尖锥阵列结构使得集流体表面具有一定的粗糙度，有利于在其表面设置较大高宽比的树脂胶网络，同时可提高集流体与树脂胶、集流体与活性物质的结合力，从而使实施例3的性能较优。实施例4的性能较好，则是由于树脂加热熔胶粉的方式形成树脂胶网格，网格牢固可靠，力学性能好，从而储能器件的性能最优。
[0079]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种极片，其特征在于:包括集流体，树脂胶网格和活性物质材料；所述树脂胶网格为疏水性的树脂胶网格，设置在集流体上，所述活性物质材料设置在所述树脂胶网格的各单元格空间内。
2.—种储能器件，其特征在于:包括对位热压在一起的正极材料和负极材料；所述正极材料和负极材料均包括极片和胶体电解质，或者，所述正极材料和负极材料中的一者包括极片和胶体电解质，另一者为表面涂覆有活性物质的集流体；所述极片为权利要求1所述的极片，所述胶体电解质设置在所述极片的树脂胶网格的各单元格空间内的活性物质材料上。
3.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述集流体为表面具有镍尖锥阵列结构的集流体。
4.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述集流体为铜箔、铝箔、钛片，不锈钢网，不锈钢片，镍片，铜片，石墨片，碳纳米管纸，石墨纸或ITO膜。
5.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述树脂胶网格的高度为0.01?2mm,各单元格面积为0.03?1cm2。
6.根据权利要求5所述的储能器件，其特征在于:所述树脂胶网格的各单元格为正方形，单元格的边长为I?8mm，边厚度为0.02?0.5mm，边高度为0.01?2mm。
7.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述树脂胶网格为聚乙烯醋酸酯网格、聚氨酯网格、聚丙烯酸酯网格或者半固化片网格。
8.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述树脂胶网格通过压印、三维打印或孔板印刷的方式形成在所述集流体上。
9.根据权利要求2所述的储能器件，其特征在于:所述活性物质材料通过电化学沉积、流延、喷涂或刮涂方式填充到所述树脂胶网格的各单元格空间内。
【专利摘要】本实用新型公开了一种极片、储能器件，储能器件，包括对位热压在一起的正极材料和负极材料；所述正极材料和负极材料均包括极片和胶体电解质，或者，所述正极材料和负极材料中的一者包括极片和胶体电解质，另一者为表面涂覆有活性物质的集流体。所述极片包括集流体，树脂胶网格和活性物质材料；所述树脂胶网格为疏水性的树脂胶网格，设置在集流体上，所述活性物质材料设置在所述树脂胶网格的各单元格空间内。本实用新型的储能器件，具有可剪裁性，可满足小型化、个性化的应用需求，且具有高可靠性及快速充放电特性。
【IPC分类】H01M10-058, H01M4-139, H01G11-86, H01M4-13, H01G11-84, H01G11-28
【公开号】CN204407412
【申请号】CN201520062098
【发明人】杨诚, 谢炳河
【申请人】清华大学深圳研究生院
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月28日